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Titre
du projet |
Adaptation
d'un radar météorologique de configuration légère
à la mesure hydrologique et essai dans la vallée
du Grésivaudan |
| Type
d'aléa |
Crues
en rivière et inondations |
| Mots-clés |
Hydrologie
quantitative - Radar météorologique - Adaptation
à l’expérimentation hydrologique - Validation
des mesures |
| Champs
disciplinaires |
Hydrométéorologie |
1) Organismes et auteurs
| Organisme
pilote |
LTHE |
| Organisme(s)
associé(s) |
* |
| Coordonnateurs |
J.D.
CREUTIN, G. DELRIEU, C BARANCOURT |
| Participants |
|
2) Contexte du projet
| Site(s)
d'étude |
Campus
universitaire de Grenoble (radar) et vallée
du Grésivaudan (pluviomètres) |
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Contexte
de l'étude |
L’équipe
Hydrométéorologie du LTHE s’intéressait
depuis 1988 aux possibilités des radars météorologiques
travaillant en bande X comme complément du réseau
radar alors existant en France et dans la plupart des pays d’Europe.
L’avantage de cette longueur d’onde est de permettre
l’utilisation d’une antenne de dimension réduite
et donc de diminuer le poids et le prix de ces radars complémentaires.
Son inconvénient majeur est d’être soumis
au phénomène d’atténuation par la
pluie qui limite sa couverture utilisable de manière
sûre à une trentaine de kilomètres.
Le besoin de complémentarité entre ces systèmes
découle de la difficulté rencontrée lors
de l’implantation des radars d’un réseau
pour couvrir à la fois une surface aussi grande que possible
pour les besoins de la météorologie générale
et les zones hydrologiquement sensibles dont la surface peut
être très limitée (cas des grandes agglomérations
par exemple) mais qui exigent une couverture propre et de forte
résolution. Cette difficulté est très présente
en zone de montagne comme l’Isère où le
compromis entre surface observée, altitude du faisceau
et blocages par le relief est très délicat voire
impossible à obtenir. |
| Programme
plus vaste |
Expérimentation
Grenoble 89-91 (LTHE) |
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Initiation
du projet |
Participation
du PGRN |
| Montant
du financement
(k€) |
15,09
k€ (99 kF : 59 + 40 kF) |
Part
du CG38 - PGRN |
43
% |
| (Co)-Financements |
Crédits
des Universités de Grenoble = 170 kF + européens
: 62 kF
TOTAL : 232 kF |
| Appréciation
du rôle du financement CG38 - PGRN |
Il
a permis d’assurer le fonctionnement de l’expérimentation. |
3)
Objectifs, méthodes et résultats
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Objectifs |
-
Adapter le mode de fonctionnement d’un radar bande X prototype
aux utilisations hydrologiques ;
-
Le tester dans la vallée du Grésivaudan par
comparaison de ses mesures avec celles de pluviomètres
installés spécialement par EDF. |
| Méthodologie |
1)
Acquisition du radar prototype, de caractéristiques
sensiblement différentes de celles du radar testé
initialement (couplage direct du coffret d’émission/réception
à l’antenne pour améliorer la sensibilité
du système, meilleure stabilité électrique
et hyperfréquence), et installation sur le toit de l’ENSHMG
au campus de Saint Martin d’Hères.
2) Modifications informatiques des logiciels contrôlant
les ordinateurs du radar pour l’adapter aux applications
hydrologiques, en permettant un fonctionnement du radar synchrone
avec la fréquence d’acquisition des pluviomètres
; une exploration systématique d’un secteur choisi
à différents sites afin d’obtenir une information
sur la structure verticale de l’atmosphère et traiter
les problèmes liés au relief ; et un archivage
des données radiales, c’est-à-dire dans
leur forme primitive, afin de pouvoir notamment corriger l’atténuation.
3) Acquisition d’un ensemble de données
lors d’épisodes pluvieux sur une période
de 6 mois (environ 50 h d’observations radar de pluies
faibles à modérées), parallèlement
aux enregistrements de 5 pluviomètres installés
par EDF entre 5 et 25 km du radar, mesurant les intensités
de précipitation moyennes sur 6 minutes au sol.
4) Analyse des données : contrôle
de la stabilité du système, test d’une méthode
de correction de l’atténuation tirant parti de
la présence du relief, et validation de l’ensemble
des résultats acquis par le radar par rapport aux mesures
réalisées au sol. |
|
Résultats |
1)
Contrôle de la stabilité du système :
Mise en évidence de fortes instabilités du système
entre des périodes de fonctionnement successives (différences
de 5 à 10 dBz après arrêt et remise en route
du système) ; retour chez le constructeur pour remplacer
certains composants trop sensibles aux variations de température.
Stabilité suffisante pour des périodes de fonctionnement
continues, pour autoriser l’analyse des données.
2)
Correction du phénomène d’atténuation
:
Réalisation d’un test de cohérence afin
de montrer la faisabilité de la correction de l’atténuation
en utilisant le relief comme cible de référence
(les fluctuations de la réflectivité apparente
du relief sont un indicateur fidèle de l’atténuation
totale due à la pluie).
3)
Validation des mesures radar :
Comparaison sur hyétogrammes des données radar
aux mesures réalisées au sol, après trois
niveaux croissants de traitement permettant d’améliorer
leur coefficient de corrélation (de 0.74 à 0.88).
Mise en évidence de la fluctuation des écarts
sol-radar, reflétant les erreurs de mesures radar,
ainsi que la faible représentativité des mesures
au sol (ponctuelles) au regard des mesures radar qui intègrent
sur un volume d’atmosphère beaucoup plus conséquent.
Résultats
de l’expérience :
i)
Adaptation d’un radar de configuration légère
à l’expérimentation hydrologique ;
ii)
Diagnostic des faiblesses du prototype fourni par le constructeur
;
iii)
Confirmation que ce type d’appareil une fois fiabilisé
peut constituer un outil de mesure des champs de pluie pertinent
pour l’hydrologie.
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4)
Débouchés du projet
| Utilisateurs
finaux potentiels |
Chercheurs
(LTHE…) et gestionnaires des risques hydrométéorologiques |
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Production
scientifique |
-
Méthodologie innovante
- Production de connaissances théoriques
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles |
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Produits
délivrables |
Radar
météorologique |
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Retombées
du projet |
Installation
du radar à Marseille de 1989 à 1995 + Remise
en opération dans la région grenobloise afin
de constituer un jeu de données permettant l’étude
d’un petit BV instrumenté.
Développement
d’un nouveau capteur impliqué par la suite dans
la campagne AMMA en Afrique de l’Ouest. |
5)
Valorisation du projet
| Publications
et communications |
-
M. Abdul Massih, « Pilotage d’un radar météorologique,
acquisition des données et transmission via une ligne
série », Rapport LTHE, 61 pages.
- J. Albertin, « Test de cohérence des données
de l’expérience Grenoble 91 », Rapport LTHE,
31 pages.
- G. Delrieu, J.D. Creutin et H. Andrieu, « Analysis of
various algorithms for correcting attenuation effects”,
2nd Int. Symp. On Hydrological Applications of Weather Radar,
Hanovre, septembre 1992.
- Delrieu, G., J. D. Creutin, and I. Saint-André, 1991:
Mean K-R relationships: Practical results for typical radar
wavelengths. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology,
8, 467-476. (consultable au Pôle)
- Delrieu, G. and J.-D. Creutin, 1991: Weather radar and urban
hydrology : advantages and limitations of X-band light configuration
systems. Atmospheric Research, 27, 159-168. (consultable
au Pôle) |
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Pages
Web |
Pour
infos un peu indirectes sur le devenir de ces systèmes
radar :
http://www.lthe.hmg.inpg.fr/OHM-CV
http://ltheln21.hmg.inpg.fr/catch/ |
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