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Charles OBLED Rémy GARCON
Gérémy PANTHOU Fred. GOTTARDIEdFDTG
INPGLTHE
Reconstitution de Scénarios Hydrométéorologiques
Application à la Crue de l’Isère 1859
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PlanPlanI. Objectifs et Données disponibles
II. Principe d'obtention de Scénarios de Précipitations
et de Températures
III. Validation-Ajustement de ces scénarios
IV. Scénario Résultant
V. Discussion période de retour
VI. Conclusions2
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Rappel des Objectifs
Reconstruire jour par jour (du 1/10 au 5/11 1859)
un scénario de précipitations et de températures
I. I. Objectifs et Données disponibles
3
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Rappel des Objectifs
Reconstruire jour par jour (du 1/10 au 5/11 1859)
un scénario de précipitations et de températures
Comprendre les phénomènes et leur chronologie
Évaluer leur caractère plus ou moins exceptionnel
I. I. Objectifs et Données disponibles
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Données DisponiblesDonnées "dures":
Observations aux stations (Patm,Pj,θ)
cf. Collecte et critique MétéoFrance (Auffray et al. 2009)
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
5
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Données DisponiblesDonnées "dures":
Observations aux stations
Données "Proxy":Réponse des
Torrents le 1er Nov. 1859
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
6
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Collecte des données "Torrents"
(d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)
Carte des torrents ayant réagi le 1er Nov
I. I. Objectifs et Données disponibles
7
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Collecte des données "Torrents"
(d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)
Carte des torrents ayant réagi le 1er Nov
Organisation spatiale (pour l'épisode pluvieux final)
- Grande traînée orientée SW-NE - Torrents Belledonne Grésivaudan n’ont pas
répondu
- Haut Arc n’a pas de torrents signalés
I. I. Objectifs et Données disponibles
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Collecte des données "Torrents" (d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)
Carte des torrents ayant réagi le 1er Nov
Organisation spatiale (pour l'épisode pluvieux final)
à prendre en compte dans les scénarios
proposés …!
I.I.Objectifs et Données disponibles
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Données DisponiblesDonnées "dures": Observations aux
stationsDonnées "Proxy": Torrents
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
10
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Données DisponiblesDonnées "dures": Observations aux
stationsDonnées "Proxy": Torrents
Et Données "Mixtes" (dures /proxy) :pour chaque une journée cible j
(1859):traitement CEMAGREF ( Ben Daoud et al 2009)
à partir des analogues (1953-2005)
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
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Données DisponiblesDonnées "dures": Observations aux stationsDonnées "Proxy": Torrents
Et Données "Mixtes" (dures /proxy) :pour chaque une journée cible j
(1859):
une distribution conditionnelle des valeurs plausibles de la Pjournalière
spécifique à cette journée cible j (1859) pour chaque sous-bassin et chaque station
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
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Stations à disposition et bassins cibles
Précipitations et température
I. I. Objectifs et Données disponibles
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Deux Exemples: sous-BV Arly
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
Pluie (mm)Pluie (mm)Pluie (mm)Pluie (mm)
Fré
qu
ence
no
n d
épas
sem
ent(
%)
Fré
qu
ence
no
n d
épas
sem
ent(
%)
Fré
qu
ence
no
n d
épas
sem
ent(
%)
Fré
qu
ence
no
n d
épas
sem
ent(
%)
Le 31 Oct 1859Le 31 Oct 1859Le 17 Oct 1859Le 17 Oct 1859
90%
60%
20%
F0=50%
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Résultats des « prévisions »
D’où le Tracé : Pour chaque bassin (et pour chaque
station)Sur la période 1er oct - 5nov 1859
d’une « fourchette » de probabilité
a. Précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
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Haut Arc
Arly P10
P10
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Discussion
Fluctuation du signal: O.K. on perçoit bien la
chronologie…
Mais construire un scénario… Choisir des valeurs
(pour chaque jour et chaque sous-bassin) ??
a. Précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
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Discussion
Fluctuation du signal: O.K. on perçoit bien la chronologie…
Mais construire un scénario… Choisir des valeurs
(pour chaque jour et chaque sous-bassin) ??
…Or jusqu'ici, nous n’avons pas encore utilisé
l’information station
a. Précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
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Prévisions analogues sur le sous-bassin Grésivaudan
19
P10♦ ♦♦
♦ ♦
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Prévisions analogues à la station Grenoble (SMH)
Prévisions
Observations à Grenoble (Montorge+ ENI)
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Utilisation Prévisions/Obs aux stations:
Loi de distribution (pour la journée cible J) Disponible à chaque station
Mais aussi : Observations à la station
a. Principe pour les précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
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Utilisation Prévisions/Obs aux stations:
Loi de distribution pour la journée cible J Disponible à chaque station
Mais aussi : Observations à la station
D’où détermination de la Probabilité de la valeur observée à la station
a. Principe pour les précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
22
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Utilisation Prévisions/Obs aux stationsLoi de distribution (pour la journée cible J)
Disponible à chaque stationMais aussi : Observations à la station
D’où détermination de la Probabilité de la valeur observée à la station
Puis Hypothèse: (à vérifier) Probabilité de la valeur observée à la station
~ analogue à / voisine de / transférable … Probabilité sur le sous-bassin le plus proche
a. Principe pour les précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
23
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Pro
babi
lité
non
dépa
ssem
ent (
%) Loi de probabilité de la Station
X
Station X:
27mm
Probabilité de l’évènement
le jour J à la station X :
92%
Bassin versant Y
Estimation?
24
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Pro
babi
lité
non
dépa
ssem
ent (
%) Loi de probabilité de la Station X
Probabilité de l’évènement sur le sous-bassin voisin Y:
supposée « voisine » de la probabilité observée à la station X
Station X:
27mm
25
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Pro
babi
lité
non
dépa
ssem
ent (
%) Loi de probabilité de la Station X
Précipitation moyenne sur le Bassin versant
de proba 92 %:
79 mm
Station X:
27mm
26
Loi de probabilité du bassin Y
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a. Précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
27
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Lundi 31 octobre 1859
Grenoble
Lyon
Genève
Voreppe
Annecy
Gd.St.Bernard
Turin
P*: 62
P*: 45
P*: 15
P*: 52
P*: 50
P*: 48P*: 40
Feuille à remplir
Scénario de Précipitations
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Résultats: scénario de précipitations
Mais précipitation : insuffisant …!Séparation en pluie/neige ??
Donc besoin aussi des: Températures au sol
aux différentes altitudesOu encore:
Isotherme 0°C et gradient pour chaque sous-bassin
b. Principe pour Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
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Approche classique
Températures observées aux stations
b. Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
30
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Approche classique
Températures observées aux stations
+ Gradients orographiques de température Archive EdF (cf. F. Gottardi 2009):
gradients locaux (par pixel , par station),
et par mois (ici Octobre)
b. Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
31
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Approche classique
Températures observées aux stations
+ Gradients orographiques de température Archive EdF (cf F. Gottardi 2009):
gradients locaux (par pixel , par station),
et par mois (ici Octobre)
On affecte donc, comme pour les précipitations(en fonction des proximités station / bassin)
b. Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
32
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Schéma
III. TempératuresIII. Températures
Température (°C)
Altitude (m)
Station
Grad
ient
Bassin
Gradient
Station
Altitude Iso 0°C station
0°C
Altitude Iso 0°C ss bassin
33
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Courbe isotherme 0°C à une station
b. Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
Évolution de l’Isotherme 0°C au Grand st Bernard
donc pour Haute Isère
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![Page 35: Charles OBLED Rémy GARCON Gérémy PANTHOU Fred. GOTTARDI EdF DTG INPG LTHE Reconstitution de Scénarios Hydrométéorologiques Application à la Crue de lIsère](https://reader038.vdocuments.mx/reader038/viewer/2022103112/551d9d94497959293b8cb32a/html5/thumbnails/35.jpg)
Lundi 31 octobre 1859
Grenoble
Lyon
Genève
Voreppe
Annecy
Gd.St.Bernard
Turin
P*: 620°: 2500
P*: 450°:2300
P*: 150°:2200
P*: 520°:2500
P*: 500°: 2300
P*: 480°:2600
P*: 40 0°:2300
Scénario I de Précipitationset Iso 0°C (m)
35
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Avec MétéoFrance ( surtout iso 0°C)
Avec EdF (surtout Précipitations)
III. Validation III. Validation Réunions de Réunions de consensusconsensus
36
![Page 37: Charles OBLED Rémy GARCON Gérémy PANTHOU Fred. GOTTARDI EdF DTG INPG LTHE Reconstitution de Scénarios Hydrométéorologiques Application à la Crue de lIsère](https://reader038.vdocuments.mx/reader038/viewer/2022103112/551d9d94497959293b8cb32a/html5/thumbnails/37.jpg)
Avec MétéoFrance ( surtout iso 0°C)
Avec EdF (surtout Précipitations)
Puis avec SPC: scénario I en entrée
d'un modèle hydrologique (Global)
(cf communication Gautheron et al.)
III. Validation III. Validation Réunions de Réunions de consensusconsensus
37
![Page 38: Charles OBLED Rémy GARCON Gérémy PANTHOU Fred. GOTTARDI EdF DTG INPG LTHE Reconstitution de Scénarios Hydrométéorologiques Application à la Crue de lIsère](https://reader038.vdocuments.mx/reader038/viewer/2022103112/551d9d94497959293b8cb32a/html5/thumbnails/38.jpg)
Avec MétéoFrance ( surtout iso 0°C)
Avec EdF (surtout Précipitations)
Puis Avec SPC: Scénario I en entrée d'un
modèle hydrologique (GR4J Global)
(cf communication Gautheron et al.)
Conclusion:
Il manque de l’eau le 31 et le 1er
(~ 30 à 40 mm)
III. Validation III. Validation Réunions de Réunions de consensusconsensus
38
![Page 39: Charles OBLED Rémy GARCON Gérémy PANTHOU Fred. GOTTARDI EdF DTG INPG LTHE Reconstitution de Scénarios Hydrométéorologiques Application à la Crue de lIsère](https://reader038.vdocuments.mx/reader038/viewer/2022103112/551d9d94497959293b8cb32a/html5/thumbnails/39.jpg)
Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
III.Validation III.Validation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
39
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Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
Ex. le 21/10/1859 : mais Débit simulé ok:
L’Isère n’a pas réagi
+ analogue en question : 23/09/1968
sort 26ème sur 35…!
pas de raison de bouger le scénario
III. III. ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
40
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Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
Ex. le 21/10 : pas de raison de bouger le scénario
Autre ex. les 31/10 et 1/11:
III.III.ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
41
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Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
Ex. le 21/10 : pas de raison de bouger le scénario
Autre ex. les 31/10 et 1/11/1859: alors là… 2 ou 3 analogues > P10
26 / 27 nov 1983 et 12 nov 1969
III.III.ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
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Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
Ex. le 21/10 : pas de raison de bouger le scénario
Autre ex. les 31/10 et 1/11: alors là… 2 ou 3 analogues > P10
26 / 27 nov 1983 et 12 nov 1969 et de plus
sortent en 1ér et 2ème rang comme analogues !!!
+ évoque Février 1990 (cf note EdF – R.Garçon )
III.III.ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
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Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: > P10
Ex. le 21/10 : pas de raison de bouger le scénario
Ex. les 31/10 et 1/11: alors là… 2 ou 3 analogues > P10
26 / 27 nov 1983 et 12 nov 1969 sortent en 1ér et 2ème rang comme
analogues !!!
Donc on décide de modifier: Scénario II
on ajoute 20 à 30 mm le 1er Nov
III. III. ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
44
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Arly
Haut Arc
Scénario II
P10
P10
ISO 0°C
ISO 0°C
45
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Nouveau Test:
Avec SPC: Scénario II en entrée d'un modèle hydrologique (GR4J Global)
(cf communication A. Gautheron)
En sortie: Débits (journaliers) simulés à Grenobleet là … ??
III.III.ValidationValidation Modélisation Modélisation HydrologiqueHydrologique
46
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Nouveau Test:
Avec SPC: Scénario II en entrée d'un modèle hydrologique (GR4J Global)
(cf communication A. Gautheron)
En sortie: Débits (journaliers) simulés à Grenobleet là … suspense jusquà cet après-midi…!
cf.exposé Gautheron et al.
III.III.ValidationValidation Modélisation Modélisation HydrologiqueHydrologique
47
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Commentaires
Bonne différentiation des sous-bassins(compatible Torrents)
IV. Scénario RésultantIV. Scénario Résultant
48
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Commentaires
Bonne différentiation des sous-bassins
Chronologie raisonnable (compatible obs. qualitatives,
journaux…)
IV. Scénario RésultantIV. Scénario Résultant
49
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Commentaires
Bonne différentiation des sous-bassins
Chronologie raisonnable
D'où possibilité d' Interprétation
(ci après sur la moyenne des scénarios de sous-bassins) donc sur le bassin global
IV. Scénario RésultantIV. Scénario Résultant
50
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Commentaires
Bonne différentiation des sous-bassins
Chronologie raisonnable
D'où possibilité d' Interprétation
(ci après sur la moyenne des scénarios de sous-bassins) donc sur le bassin global
En gros: 3 séquences à distinguer
IV. Scénario RésultantIV. Scénario Résultant
51
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1) Humectation du bassin
1-19 oct : 79mm
52
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2) Constitution d’un stock de neige
20-30 oct : 126 mm
53
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3) Fonte du stock + Pluies intense
31 oct - 1ernov : 88 mm
Cumul mois : 293mm
54
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Période de retour (précipitations seules scénario II) 1j: 31 oct et cumul 31oct + 1nov
V. DiscussionV. Discussion
55
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Période de retour (précipitations seules scénario II) 1j: 31 oct et cumul 31oct + 1nov
V. DiscussionV. Discussion
BV 1 jour 2 joursArly 2 4
haut Arc 1 1Doron 3 5
Arc moyen 2 4hte Isère 2 3
Combe Savoie 2 5Grésivaudan 2 5
BV Global 3 4 56
T≤ 5ans
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Période de retour … mais cette fois de:
( lame d'eau = pluie + fonte estimée)
sur BV global.(pour scénario II, ~ OK en débit).
V. DiscussionV. Discussion
57
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Période de retour … mais cette fois de:
(pluie + fonte estimée) sur BV global.
(pour scénario II, ~ OK en débit).
V. DiscussionV. Discussion
BV 1 jour 2 joursBV Global ~ 12 ~ 25
Temps de retour
ans …58
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Circulation générale:(confirmation: Cartes de pression)
depuis début oct.: Succession d’évènements SW dominant
Manteau neigeux:(quantif.+ évolution tempo +spatialis.)
Accumulation jusqu’à 60 mm (en moyenne bassin)
Fonte jusqu’à 45 mm
Précipitations: (quantif. + évolution tempo + spatialis.)
les 31/10 et 1/11: Cumul important mais pas extraordinaire
Par contre: Enchainement : Humectation, Accumulation, Préservation et Relargage
Exceptionnel…!
a. RécapitulatifVI. ConclusionVI. Conclusion
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VI. ConclusionVI. ConclusionComparaison 1859 v.s. séquences "analogues" récentes
- avec des précipitations plutôt supérieures
- mais une saturation préalable moindre (Nov 1983)
- ou dans une période hivernale plus froide (Fev 1990
60
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VI. ConclusionVI. ConclusionComparaison 1859 v.s. séquences "analogues" récentes
- avec des précipitations plutôt supérieures
- mais une saturation préalable moindre (Nov 1983)
- ou dans une période hivernale plus froide (Fev 1990
Donc où il y a eu
- l'épisode déclenchant (2 ou 3 jours de pluie +redoux
- mais pas la phase préparatoire et l'enchaînement
61
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Comparaison des crues de l'Isère à Grenoble (nov 1983, fev 1990, et nov 1859)
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
1400,0
1600,0
1800,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Jours autour du pic (abscisse=15)
Déb
it jo
urn
alier
mo
yen
(m
3/s
)
fev 1990
nov 1983
nov 1859
VI. ConclusionVI. ConclusionComparaison 1859 v.s. séquences "analogues" récentes
62
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Améliorer encore les scénariossur les 2 derniers jours
Modélisation semi-distribuée par sous-bassinet à un pas infra-journalier?
Validation de notre hypothèse d'affectation des précipitations
b. PerspectivesVI. ConclusionsVI. Conclusions
63
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Améliorer encore les scénariossur les 2 derniers jours
Modélisation semi-distribuée par sous-bassinet à un pas infra-journalier?
Validation de notre hypothèse d'affectation des précipitations
Mais, rappel !
b. PerspectivesVI. ConclusionVI. Conclusion
64
![Page 65: Charles OBLED Rémy GARCON Gérémy PANTHOU Fred. GOTTARDI EdF DTG INPG LTHE Reconstitution de Scénarios Hydrométéorologiques Application à la Crue de lIsère](https://reader038.vdocuments.mx/reader038/viewer/2022103112/551d9d94497959293b8cb32a/html5/thumbnails/65.jpg)
Améliorer encore les scénariossur les 2 derniers jours
Modélisation semi-distribuée par sous-bassinet à un pas infra-journalier?
Validation de notre hypothèse d'affectation des précipitations
Mais, rappel !Ce n'est jamais qu'un scénario…!
b. PerspectivesVI. ConclusionVI. Conclusion
65
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Questions?Questions?
Merci pour votre attention
66
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Questions?Questions?
Merci pour votre attention
67
![Page 68: Charles OBLED Rémy GARCON Gérémy PANTHOU Fred. GOTTARDI EdF DTG INPG LTHE Reconstitution de Scénarios Hydrométéorologiques Application à la Crue de lIsère](https://reader038.vdocuments.mx/reader038/viewer/2022103112/551d9d94497959293b8cb32a/html5/thumbnails/68.jpg)
Résultats (en moyenne journalière – Gautheron et al.
2009)
IV. Scénario résultantIV. Scénario résultant
68
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Evolution du stock de neige - BV Global , par bandes d’altitude (d’après Gautheron et al.)
70