Évaluation quantitative des précipitations

L’évaluation quantitative des précipitations (souvent connu de l'anglais par QPE) est une méthode d’approximation de la quantité de précipitations tombées à un endroit ou dans une région. Les cartes de la quantité estimée de précipitations tombées sur une certaine zone et sur une période donnée sont compilées en utilisant plusieurs sources de données différentes, y compris des observations in situ de pluviomètres manuels ou de stations météorologiques automatiques, de données de radars et de satellites météorologiques. Ce travail est fait en continu par les services météorologiques nationaux[1].

Évaluation quantitative des précipitations tombées du 26 au (en couleur) avec les quantités mesurées ponctuellement par pluviomètres (en pouces).

Principe

Les données provenant des différents types d'appareil ont des portées différentes[1] :

  • Les pluviomètres sont des appareils ponctuels qui donnent une valeur de précipitations ne représentant qu'une zone limitée autour de lui. Celle-ci sera plus étendue lors de précipitations continues de grande échelle, comme une tempête automnale, mais sera très faible en situation d'averses ou orages alors que ces phénomènes peuvent passer très près de la station sans même y laisser une goutte.
  • Les radars et satellites météorologiques peuvent détecter à distance les précipitations pour des usages hydrométriques. Ils complètent idéalement un réseau de pluviomètres en étendant la prise de données sur une grande superficie, le réseau servant à leur étalonnage.

Un certain nombre d'algorithmes doivent être utilisés pour intégrer toutes ces sources ayant chacune une résolution différentes et des marges d'erreurs différentes[1],[2]. En général, des méthodes d'estimation probabilistes des précipitations sont utilisées, combinant les données des différentes sources avec la pluviométrie climatologique de la région concernée, donnant à chaque donnée un poids dans l'équation selon ses caractéristiques propres[1],[2].

Depuis l'amélioration des modèles de prévision numérique du temps, l'évaluation utilise souvent la prévision quantitative de précipitations comme champs de départ[1]. La comparaison entre la prévision et l'observation est alors considéré comme étant relatif à l'erreur systématique du modèle utilisé[3]. L'une des méthodes les plus connues dans ce cas est celle de l'erreur systématique qui compare point par point la prévision à l'observation en vue entre donnant 1 pour une prévision exacte et zéro pour une inexacte. Ainsi, la somme normalisée de la comparaison doit tendre vers 1[4].

Limitations

Chacun des appareils utilisés comporte une marge d'erreur[2]. De plus, les données estimées par radar et satellite, bien que couvrant un large domaine, dépendent de la calibration utilisée entre l'intensité des échos et le taux de précipitations ainsi que de l'enlèvement des artéfacts qui peuvent se mêler aux véritables échos de retour au radar ou au satellite (échos revenant du sol, zone de blocage du faisceau, précipitations mélangées de pluie et de neige, etc.)[2],[5],[6]. Pour avoir une estimation plus exacte des accumulations, il faudra les filtrer avant de produire des cartes mais ce n'est pas toujours possible d'enlever toutes les mauvaises données[7].

Référence
  1. (en) Richard Fulton, « Quantitative Precipitation Estimation in the National Weather Service » [PDF], sur www.nws.noaa.gov, NWS (consulté le ).
  2. (en) Martyn P. Clark et Andrew G. Slater, « Probabilistic Quantitative Precipitation Estimation in Complex Terrain », Journal of Hydrometeorology, AMS, vol. 7,‎ , p. 3-22 (ISSN 1525-755X, DOI 10.1175/JHM474.1, lire en ligne, consulté le ).
  3. (en) Charles Lin, Quantitative Precipitation Forecast (QPF) from Weather Prediction Models and Radar Nowcasts, and Atmospheric Hydrological Modelling for Flood Simulation, (lire en ligne [PDF])
  4. (en) Michael J. Brennan, Jessica L. Clark et Mark Klein, « Verification of Quantitative Precipitation Forecast Guidance from NWP Models and the Hydrometeorological Prediction Center for 2005–2007 Tropical Cyclones with Continental Rainfall Impacts », Conférence AMS,‎ (lire en ligne [PDF], consulté le )
  5. H. Andrieu, Interprétation des mesures du radar Rodin de Trappes pour la connaissance en temps réel des précipitations en Seine-Saint-Denis et Val-de-Marne : intérêt pour la gestion automatisée d’un réseau d’assainissement., École Nationale des Ponts et Chaussées, coll. « Thèse », , 243 p. (lire en ligne).
  6. « Quantitative Precipitation Estimation (QPE) Algorithms », CIMMS, University of Oklahoma (consulté le ).
  7. Fakhreddine Amara, Le radar météorologique, un outil pour l'hydrologie: principes, limites et applications en France, Limoges, France, Office international de l'eau et l'ENGREF, École nationale du génie rural, des eaux et des forêts (ISBN 978-2-84875-475-8 et 2-84875-475-3)
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