La pluie est de retour - Des modèles statistiques améliorés pour les inondations
Lorsque les responsables de la gestion des ressources en eau effectuent une analyse de la fréquence des crues, l'un des principaux défis auxquels ils se trouvent confrontés est la modélisation de deux variables dépendantes ou plus. Le projet IMPALA (Improved multivariate frequency analysis of flood extremes by copulas in a non-stationary environment) a proposé une solution multidisciplinaire à ce problème. La réponse comprend une modélisation de fréquence multivariée des crues extrêmes fondée sur les copules, qui inclut des informations sur des extrêmes historiques et régionaux non jaugés. Les copules sont des outils statistiques qui sont utilisés pour décrire la dépendance entre deux variables aléatoires, adaptés à la modélisation de la fréquence des crues extrêmes multivariées. L'initiative IMPALA avait pour objectif d'améliorer la modélisation de fréquence multivariée des valeurs de crue en augmentant le nombre d'observations aux extrêmes de la distribution marginale des données de crue. Des données de crues extraordinaires ont été incluses dans une analyse de fréquence des crues multivariée par estimation bayésienne de Monte-Carlo par chaînes de Markov. Le projet a utilisé des bases de données européennes existantes d'enregistrements de débits d'eau et de descripteurs de bassins versants, ainsi que des données en provenance des autorités autrichiennes et slovaques pertinentes. Généralement, les études utilisant des modèles de fréquence univariés et multivariés adaptés aux données observées ne vont pas au-delà des statistiques; les moteurs hydrologiques et/ou météorologiques des processus de crue ne sont généralement pas explorés. Ainsi, le projet IMPALA était principalement gouverné par la philosophie selon laquelle il est inévitable de faire la différence entre les mécanismes à l'origine des crues. Dans le cadre du projet IMPALA, une nouvelle méthodologie a été développée pour identifier les phénomènes orageux à caractère convectif sur la base de données climatologiques haute résolution et de l'activité de la foudre. La méthodologie s'est avérée utile dans la typologie des processus de crue, étant donné que les orages de convection sont des précurseurs des crues subites. Dans une étude liée, la variabilité des taux de Clausius-Clapeyron d'augmentation de l'intensité des précipitations en fonction de la température de l'air a été examinée. Les résultats ont des conséquences sérieuses sur les risques hydrologiques: en conséquence du changement climatique, la température moyenne de l'air devrait augmenter, ce qui implique des taux d'échelle de Clausius-Clapeyron plus élevés, et cela pourrait se traduire par des orages plus graves et, en conséquence, des crues subites. Les chercheurs ont ensuite examiné si les crues avaient changé par le passé et ils ont étudié les processus dans l'atmosphère, les bassins versants et les systèmes fluviaux en Europe qui sont à l'origine de ces changements. Par ailleurs, des méthodes ont été passées en revue pour évaluer si les crues augmenteront à l'avenir et des suggestions ont été effectuées pour une gestion intégrée des crues pour faire face aux risques d'inondation futurs. La relation entre les pics et les volumes de crue en Autriche a été analysée pour différents processus de crue (synoptiques, crues subites et inondations dues à la fonte des neiges). Il a été observé que l'incertitude des modèles statistiques peut être réduite par une analyse hydrologique plus approfondie des facteurs qui ont un impact sur les pics et les volumes de crue. La fiabilité de l'estimation des fréquences peut aussi être développée en prenant en compte le caractère adapté du modèle et les mécanismes de génération de crue dans la région cible. Les résultats du projet IMPALA permettront de répondre à de nombreuses questions théoriques et pratiques sur les risques d'inondations et le cycle hydrologique. Ils soutiendront ainsi le travail de la communauté scientifique et bénéficieront aux utilisateurs professionnels, aux responsables des mesures de lutte contre les crues, aux organisations non gouvernementales et aux autorités nationales, régionales et locales.
Mots‑clés
Inondation, multivariée, analyse de fréquence, inondations extrêmes, pic de crue, volume de crue, distribution bivariée, méthode de Monte-Carlo par chaînes de Markov, mécanismes de crue, processus
