Phénomène naturel relativement rare et complexe, les pluies extrêmes jouent un rôle essentiel dans le dimensionnement des ouvrages de contrôle des débits de crues. Jusqu’à aujourd’hui, les précipitations extrêmes étaient déduites d’analyses statistiques de mesures qui se sont révélées insuffisantes pour dimensionner de manière efficace ces ouvrages.

Afin de mieux comprendre et de mieux prévoir les débits de crues extrêmes, l'OFEG (Office Fédéral de l’Environnement et de la Géologie) a soutenu un grand projet de recherche à l'EPFL dont l'objectif était de développer une méthodologie de prévision des crues maximales probables (PMF) en partant des précipitations maximales probables (PMP). Cette méthodologie est recommandée par l’OMM (Organisation Mondiale de Météorologie) et il s’agit d’adapter les modèles numériques de calculs de cette méthode PMP-PMF aux conditions topographiques particulières des Alpes. La modélisation numérique permet d’obtenir une distribution spatiale des précipitations extrêmes qui tienne davantage compte des conditions topographiques.

L'équipe H&L, sur la base des expériences menées à l'EPFL par J.-A. Hertig, a relevé le défi...

Nous vous proposons aujourd'hui une méthodologie et des calculs pour implémenter des processus atmosphériques avec suffisamment de détails pour pouvoir non seulement estimer les PMP et simuler des événements particuliers dans le domaine alpin suisse, mais également déterminer les précipitations extrêmes avec un temps de retour d'environ 10'000 ans.

Méthodologie H&L

• Détermination de l'origine de la distribution spatiale des précipitations maximales probables (terrain plat/topographie accidentée).
• Prise en compte des mécanismes pour les précipitations d’origine, convective et frontale.
• Simulation des flux atmosphériques à l’échelle climatologique méso régionale et locale.
• Développement d'un modèle numérique atmosphérique 3D et hydrodynamique pour la simulation des précipitations orographiques et convectives en terrain accidenté.
• Estimation de la contribution orographique maximale probable associée à une durée particulière en variant les conditions physiques de l’atmosphère (profil de température, direction du vent, vitesse et profil du vent, conditions d’humidité,...) de manière à maximiser l’intensité des précipitations pour la région d’intérêt et pour la durée choisie.
• Sur la base des PMP, détermination des précipitations extrêmes avec un temps de retour de 10'000 ans.

Calculs H&L

• Calculs des champs de vent et des précipitations extrêmes mesurées sur le terrain pour certains épisodes particuliers afin de vérifier leur capacité à reproduire ces paramètres dans une topographie accidentée.
• Calage des modèles sur la base d'événements tels que les intempéries de septembre 1993 (inondations de Brig)
• Calculs des PMP avec des modèles ayant une résolution horizontale de 2 km et une surface de 350 x 240 km de manière à recouvrir l’ensemble de la Suisse pour des durées de 3 heures et de 24 heures.
• Modélisations différenciées pour les précipitations orographiques et convectives.
• Résultat : PMP finale d'origine convective ou d'origine orographique selon les régions de la Suisse pour chaque pixel du modèle.