Titre
du projet |
Etude
de la variabilité spatiale de la fonte du manteau neigeux
par prises de vue aériennes et terrestres sur le bassin
versant de Sarennes |
Type
d'aléa |
Projet
transversal, commun à plusieurs risques |
Mots-clés |
Fonte
nivale - Variabilité spatiale de l’enneigement
- Lame d’eau - Simulation - Traitement d’images |
Champs
disciplinaires |
Hydrologie,
nivologie, télédétection |
1) Organismes et auteurs
Organisme
pilote |
LTHE |
Organisme(s)
associé(s) |
Météo-France
CEN / EDF |
Coordonnateur |
Charles
OBLED |
Participants |
Katia
DUROT ; Mémoire Maîtrise Olivier MANSE |
2) Contexte du projet
Site(s)
d'étude |
Bassin
versant de Sarennes |
Contexte
de l'étude |
L’étude
de la variabilité spatiale du manteau neigeux sur le
bassin versant de Sarennes s’inscrit dans l’étude
du mécanisme de génération des crues nivo-pluviales
sur des bassins alpins de moyenne montagne.
Pour ce projet, est utilisé un modèle hydrologique
(TOPMODEL, développé par l’Université
de Lancaster et le LTHE-Grenoble) qui transforme les lames d’eau
de fusion, ou les pluies, en débit à l’exutoire
du bassin. Mais il faut alimenter ce modèle en données
d’entrée sur le manteau neigeux : hauteur, contenu
en eau, stock de froid, albedo de la surface, etc., et bien
sûr, lame d’eau disponible pour l’écoulement
à la base du manteau.
Pour cela, est utilisée la chaîne SAFRAN-CROCUS
(développée par le CEN-CNRM Météo-France).
Le volet SAFRAN assimile sur l’ensemble des Alpes les
données du réseau nivo-météorologique
au sol, mais aussi des données ou des sorties de modèles
météorologiques en altitude (dans l’atmosphère).
Il vise à donner une image différenciée
selon les massifs, les altitudes et les versants, de l’état
du manteau et des variables qui modifient son état ou
provoquent de la fusion. Le volet CROCUS, pour chacune de ces
« facettes » (massif, altitude, exposition) modélise
le manteau neigeux, et calcule les lames d’eau de fonte
potentiellement disponibles pour les écoulements. Ce
sont elles qu’utilise le modèle hydrologique pour
simuler les débits du bassin versant de Sarennes. |
Programme
plus vaste |
Programme PNRN |
Initiation
du projet |
Projet
initié par le PGRN |
Montant
du financement
(k€) |
7,622
k€ (50 kF ; 30% de la thèse) |
Part
du CG38 - PGRN |
100
% |
(Co)-Financements |
* |
Appréciation
du rôle du financement CG38 - PGRN |
Achat
d’un (des premiers) appareils photo numérique. |
3)
Objectifs, méthodes et résultats
Objectifs |
Améliorer
les simulations de débits en validant mieux les résultats
proposés par la chaîne SAFRAN-CROCUS, et en caractérisant
la variabilité réelle de la couverture de neige
:
- Comparer l’état du manteau de neige « vu
par SAFRAN-CROCUS » avec son état « in situ
».
- Caractériser ce que l’on observe sur certaines
zones du bassin, comme la présence quasi permanente d’affleurements
rocheux ou l’apparition de surfaces de sol déneigé
sous forme de tâches ou de « patchwork ». |
Méthodologie |
Suivi,
au cours de 2 campagnes photographiques en période de
fonte nivale, de l’évolution de la superficie du
couvert neigeux (en laissant de côté des variables
peu accessibles à la télédétection
comme l’épaisseur ou l’équivalent
en eau) à partir de photographies terrestres permettant
d’étudier la variabilité spatiale du manteau
sur le bassin et de valider la répartition de l’enneigement
estimé par SAFRAN-CROCUS.
Test de la méthode sur 15% de la surface du bassin au
cours de la première campagne et élaboration d’un
premier programme de traitement d’images (stage de DEA
de N. Vergnolle). Extension et raffinement de l’analyse
à 33% de la surface du bassin, et amélioration
de l’algorithme de traitement d’images (stage de
Maîtrise de physique d’O. Manse) : projection sur
chaque image d’un quadrillage issu d’un MNT, déformé
à la fois par la forme du relief, mais aussi par le fait
que la photo est prise de manière oblique.
Méthode : Projection du MNT sur les images, analyse automatique
de l’enneigement des photos (passant par une étude
minutieuse de la couleur des zones enneigées à
l’écran), cartographie de l’enneigement réel
provenant de l’analyse des photographies, et comparaison
avec la répartition de l’enneigement « supposé
» calculé par SAFRAN-CROCUS sur le bassin pour
chaque journée de prise de vue. |
Résultats |
Amélioration
de la projection du MNT sur les images.
Développement d’une analyse automatique de l’enneigement
des photos, plus rapide et plus objective qu’un traitement
manuel.
Quantification des différences d’enneigement entre
le modèle et la réalité, qui varient entre
10 et 50% de la surface étudiée (couvrant 33%
de la surface du bassin).
Identification des zones concernées par une sous-estimation
du modèle (secteurs de pistes de skis de la station de
l’Alpe d’Huez, où le damage et les canons
à neige ont modifié l’état de la
couche de neige réelle, et maintiennent un manteau que
le modèle voit comme déjà fondu) ou par
une sur-estimation (principalement la face ouest de la chaîne
de l’Herpie où le relief est accidenté,
présentant une répartition très hétérogène
de l’enneigement, fortement liée aux effets de
relief et à la redistribution de la neige par le vent,
provoquant un décalge quasi systématique entre
les débits observés et ceux simulés à
partir de la lame d’eau calculée par SAFRAN-CROCUS).
Remise en question de la gestion du manteau neigeux par SAFRAN-CROCUS
sur certains secteurs du bassin versant |
4)
Débouchés du projet
Utilisateurs
finaux potentiels |
Chercheurs
en hydrologie / hydrométéorologie (LTHE, etc.) |
Production
scientifique |
-
Méthodologie innovante
- Production de connaissances locales / régionales
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles |
Partenariats |
???
-
Préexistant
- Initié par ce projet
- Qui se poursuit |
Retombées
du projet |
Perspectives
: Envisager une étude globale du bassin versant qui nécessiterait
et justifierait cette fois des photographies aériennes
couvrant la totalité du bassin. |
5)
Valorisation du projet
Publications
et communications |
-
O. MANSE, 1999, Traitement d’images appliqué
au suivi de la fonte nivale. Mémoire de Maîtrise
de physique recherche, sous la direction de Charles Obled
et Katia Durot, Université Joseph Fourier – LTHE,
33p.
- DUROT K., G.M. SAULNIER, Ch. OBLED, 1998. Adaptation of
TOPMODEL to snow and glacier melt data on a french alpine
catchment: first results. British Hydrological Society Internat.
Conf. "Hydrology in a changing environment", Exeter/UK,
(Juillet 98), Proceedings ed. by H. Wheater & C. Kirby,
Volume III, P. 21-32, J.Wiley & sons Ltd editor.
- K. DUROT (1999) Modélisation hydrologique distribuée
du bassin versant nivo-pluvial de Sarennes. Validation des
données d’entrée et développement
d’un module de fonte nivale sous forêt. Thèse
de Doctorat de l'INPG - Octobre 1999.
- K. DUROT, Ch. OBLED, G.-M. SAULNIER, and I.ZIN 2002, Different
descriptions of snowmelt spatial variability and their influences
on discharge simulations through adapted versions of TOPMODEL.
Proceedings of International workshop on “Snow Hydrology
in Mediterranean Regions” - Beirut – Lebanon -
16-17th December 2002 – 25p. published by IAHS.
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Pages
Web |
Campagne
photographique du BV de Sarennes : http://www.lthe.hmg.inpg.fr/~durot/Sarennes.html |
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