Coulées de débris, modèles statistiques, scénarios climatiques, simulations, massif des Ecrins

IRD, UR Great Ice, Maison des Sciences de l'Eau, 300 avenue Jeanbrau, 34000 Montpellier. jomelli@msem.univ-montp2.fr
CNRS Laboratoire de Géographie Physique, UMR 8591, 1 place A. Briand, 92195 Meudon.
CNRM 42 avenue Gaspard Coriolis, 31057 Toulouse Cedex 01. deque@meteo-france.fr

Températures, précipitations

Coulées de débris

Alpes françaises

Massif des Ecrins (45°00’ N, 6°30’ E)

1600-2500 m

1961-2005

Les données météorologiques journalières non homogénéisées (température moyenne, minimale et maximale, précipitations mesurées par 24h depuis 1961) proviennent de trois stations météo situées autour du massif des Écrins : La Salette (1770 m), Monétier-les-Bains (1490 m) et Saint Christophe en Oisans (1570 m).
Le modèle ARPEGE a été utilisé pour les simulation du climat.

Dans le Massif des Écrins, Jomelli et al. (2004-2006) ont observé une remonté de la zone de déclenchement des coulées de débris entre 1952 et 2000. A basse altitude (< 2200m) le nombre et la fréquence de coulées de débris de moins de 400m de longueur ont diminué sensiblement depuis les années 1980 tandis qu'aucune variation significative n'a été observée aux altitudes plus élevées (> 2200m). Parallèlement, une augmentation significative des pluies d'été dont l'intensité est supérieure ou égale à 30mm/j a été constatée depuis ces 20 dernières années, combinée à une réduction significative du nombre de jours de gel.

Les modèles de probabilités de déclenchement à partir de données observées pour la période actuelle ont permis de dégager des informations essentielles sur la nature des variables qui interviennent de manière significative dans le déclenchement des coulées de débris dans le massif des Écrins. Seules les précipitations extrêmes estivales (15/06-15/10) supérieures à 20 mm par jour sont significatives. Cette variable est significative pour un risque d’erreur de 1% avec 76,3% de prévisions correctes.

Les modèles de probabilités de déclenchement à partir de données simulées pour la période actuelle (Actu1, 2 et 3) font ressortir comme variable significative le nombre de jours avec des précipitations journalières supérieures à 20 mm entre le 15/06 et le 15/10. Cette variable est significative pour un risque d’erreur de 5% avec 66,8 % de prévisions correctes. Malgré le biais entre le climat observé et les simulations, c’est la même variable qui est significative. Des tests statistiques (Wilcoxon) ont confirmé l’absence de variation significative entre les résultas, quelle que soit la simulation du climat actuelle utilisée.

La comparaison des probabilités de déclenchements entre l’état actuel simulé et l’état futur simulé donne des résultats surprenants. Le critère retenu est le nombre d’années associé à une valeur de probabilité d’observer au moins 3 déclenchements. Sur la période 1960-1999 et avec Actu1, 15 années dépassent le seuil de probabilité de 0,7 d’observer au moins 3 déclenchements, soit 37% des cas. Sur la période 2070-2100 et avec Futu1, ce nombre d’années n’est plus que de 5 pour un même seuil de probabilité,  soit 15% des cas. Cette baisse est encore plus marquée pour certaines combinaisons. En comparant les résultats des modèles de probabilité entre Actu2 et Futu2 on observe une diminution de 30,2%.

Création d'un modèle statistique d’occurrence annuelle des coulées de débris à partir de séries météorologiques observées. Un nouveau modèle a ensuite été réalisé à partir de séries météorologiques simulées pour la période actuelle et a été comparé aux observations. Enfin, ce modèle basé sur le climat simulé a été contraint, en utilisant des séries météorologiques simulées pour le XXIe siècle, afin d’évaluer l’augmentation ou la baisse de l’occurrence des coulées de débris dans le futur.

La base de données des coulées de débris a été constituée à partir d’observations de 133 coulées sélectionnées dans dix vallées creusées dans des granites. Leur zone de départ est située à une altitude comprise entre 1600 et 2500 m. La datation de leur déclenchement repose sur la combinaison de quatre méthodes : analyse les photographies aériennes (prises entre 1952-2000) et de documents historiques, combinée à des observations de terrain effectuées annuellement depuis 1995. La dendrochronologie a également été utilisée. Les débris mobilisés par les coulées retenues pour cette étude sont uniquement liés à la gélifraction.

Les probabilités de déclenchement annuelles du processus à l’échelle du massif ont été calculées, en ne retenant comme variable explicative que des paramètres météorologiques. Le stock de débris accumulé (autre variable) a été estimé à partir du nombre de jours durant lesquels se produit une alternance gel-dégel. 35 variables indépendantes ont été testées (poids des précipitations annuelles, saisonnières ou mensuelles, cumul des précipitations durant 3, 4, 5, et 10 jours consécutifs, nombre de jours entre le 15/06 et le 15/10 avec des précipitations supérieures à 20, 30 et 35 mm…).

La probabilité d’occurrence a été estimée grâce à un modèle de régression dit « logit », où la variable expliquée est la probabilité de déclenchement des coulées. Les probabilités simulées pour le climat futur ont été estimées en remplaçant les précipitations par celles prévues pour la fin du siècle.

Une somme des déclenchements des 133 coulées de débris par année a ensuite été réalisée. Le résultat a été classé en deux groupes : les années avec moins de 3 déclenchements et celles avec au moins 3 déclenchements.

(4) - Remarques générales