jeanflop/post-ocr-correction huggingface dataset:
maximal de données sur les situations à tempêtes du mois de juin 1990. Cette campagne de mesures, appelée «Matrep», a débouché sur une base de données accessible à la communauté internationale (Buzzi et al., 1991). La «Ente Nazionale per l'Energia Elettrica» (ENEL : l'organisme national italien en matière d'énergie) prend part à cet effort par le biais d'études orientées vers la connaissance et la prévision des précipitations sur les Alpes. Le présent article a pour objet la présentation des résultats de telles études. Il met l'accent sur les fortes précipitations et sur les systèmes dynamiques les accompagnant. De tels résultats
et sur les systèmes dynamiques les accompagnant. De tels résultats ne peuvent venir que de l'analyse d'un nombre de cas suffisamment élevé : il a été nécessaire de considérer des données couvrant une période d'au moins dix ans. Bien qu'il soit maintenant connu que les précipitations les plus intenses sont le produit de petits systèmes précipitants (d'une durée inférieure à 24 heures et d'une étendue de quelques dizaines de kilomètres), l'étude présentée s'intéresse à de tels phénomènes du point de vue des systèmes de plus grande échelle les accompagnant. Les précipitations cumulées sur 24 heures ont été utilisées, étant les
précipitations cumulées sur 24 heures ont été utilisées, étant les seules disponibles pour une longue période. La première partie de l'article décrit les traits les plus marquants révélés par une analyse statistique portant sur dix années de données des Alpes italiennes centrales. La seconde partie présente les résultats d'une simulation, par un modèle d'aire limitée, d'un épisode à fortes précipitations sur cette même zone. ANALYSE STATISTIQUE DES PRECIPITATIONS Une première étude a été menée à l'aide des données quotidiennes de précipitations disponibles sur la zone alpine, dans le but d'identifier les périodes de l'année correspondant aux précipitations les plus intenses,
les périodes de l'année correspondant aux précipitations les plus intenses, et d'évaluer l'échelle spatiale de ces dernières. La zone choisie (figure 1), qui comprend les Alpes et les préalpes de Lombardie, est géographiquement très complexe, à cause de la présence de vallées orientées aussi bien Nord-Sud que Ouest-Est. Les stations, localisées à différentes altitudes, sont toutes proches de barrages ou de projets hydroélectriques appartenant à ENEL. Les données sont les précipitations locales (pluie et neige fondue) cumulées sur 24 heures, à 7h UTC de chaque jour entre 1981 et 1991. Cet échantillon s'est révélé suffisant pour l'obtention des paramètres importants
Cet échantillon s'est révélé suffisant pour l'obtention des paramètres importants des configurations de pluie, même s'il est trop limité dans le temps pour fournir des paramètres statistiques stables. Une première analyse a été conduite sur la distribution fréquentielle des précipitations quotidiennes dépassant des seuils préétablis, sur trois stations localisées en des points géographiquement différents: station M2 sur le Lago Spluga (1910 m) à l'extrême Nord, station M8 à Sondrio dans la vallée de Valtellina (290m), station M14, à Sardegna (1740m), la plus au Sud, près de la Plaine Padane. Figure 2 Fréquence (en %) des jours à précipitations dépassant un
2 Fréquence (en %) des jours à précipitations dépassant un seuil donné (porté en ordonnée), pour la station Lago Spluga (partie septentrionale de la zone d'étude). Les figures 2, 3 et 4 présentent les courbes d'égale fréquence correspondant à ces stations, calculées pour différents seuils de précipitations. En abscisse figurent les mois de l'année, en ordonnée les seuils en millimètres. Sur les trois graphiques, et pour tous les seuils, apparaît nettement l'augmentation de la fréquence durant la saison chaude. Cependant, l'activité la plus intense ne correspond pas au mois de plus forte température moyenne (juillet) pour les stations M2 et
plus forte température moyenne (juillet) pour les stations M2 et M 14, pour lesquelles elle se déplace vers septembre et octobre. Les fréquences de la station M 14 exhibent également un maximum en mai. Par contre, pour la station M8, la fréquence des précipitations les plus fortes est pratiquement constante de juillet à octobre. L'augmentation des fortes précipitations durant les mois chauds suggère une origine thermo-convective de celles-ci. Le fait que les valeurs les plus élevées ne se rencontrent pas au cours des mois à insolation maximum confirme la nécessité d'une cause supplémentaire d'origine dynamique. Il est d'ailleurs bien connu
d'une cause supplémentaire d'origine dynamique. Il est d'ailleurs bien connu que l'activité dynamique sur l'Europe est moindre en juillet et août, mois durant lesquels les situations anticycloniques stables sont plus fréquentes. On peut obtenir une information sur l'échelle spatiale des précipitations en calculant le coefficient de corrélation linéaire mensuel relatif à tous les couples de stations. En considérant la distance entre stations, il est possible de construire un graphe comme celui de la figure 5, représentant la distance moyenne entre deux stations de coefficient de corrélation égal à 0,7 et à 0,8 au cours des différents mois de l'année. La
à 0,8 au cours des différents mois de l'année. La diminution de cette distance moyenne durant l'été met en évidence la petitesse des échelles caractéristiques des pluies thermo-convectives à cette saison (Molteni et al., 1983). SITUATION DYNAMIQUE PREDOMINANTE DURANT LES ÉPISODES DE PRECIPITATIONS INTENSES. Pour rechercher d'éventuelles similitudes entre champs synoptiques d'altitude correspondant aux journées de précipitations intenses, on a utilisé les données de 1981 à 1987 concernant les stations de la figure 1, et on en a extrait les jours de précipitations (moyennées sur toutes les stations) supérieures à 50 mm. Ce seuil a été retenu en se référant
50 mm. Ce seuil a été retenu en se référant à la gravité des accidents hydro-géologiques liés à de tels événements. Les jours ainsi sélectionnés, au nombre seulement d'une quinzaine (voir tableau 1), et tous entre mai et novembre, ont effectivement donné lieu à des inondations et à des glissements de terrain. Tableau 1 Jours de la période de 1981 -1987 de précipitations (moyennées sur la zone d'étude) supérieures à 50 mm. À l'aide de la base de données des analyses à 500 hPa du Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme (CEPMMT), on a recherché les situations analogues
à Moyen Terme (CEPMMT), on a recherché les situations analogues à celle du premier jour de fortes précipitations (figure 6). La similitude entre les deux champs est admise lorsque le coefficient de corrélation entre points de grille correspondants dépasse 0,89. Ce seuil a été choisi suffisamment petit pour inclure tous les événements du tableau 1, mais assez grand pour exclure les champs de caractéristiques synoptiques trop différentes de celles présentées sur la figure 6. Comme on peut s'y attendre, le nombre de champs trouvés dépasse largement 15. Toutefois, l'association entre le champ synoptique de la figure 6 et les précipitations
le champ synoptique de la figure 6 et les précipitations les plus fortes apparaît évidente à l'examen de la figure 7 : la courbe du haut présente la distribution cumulée des précipitations correspondant aux champs trouvés, la courbe du bas la même distribution correspondant à l'échantillon complet. En conclusion, cette étude statistique montre que les précipitations les plus intenses sur la région étudiée résultent de la conjonction de l'instabilité thermique (produite par le rayonnement solaire), d'un fort flux cyclonique de sud en altitude, et de valeurs de géopotentiel inférieures aux valeurs climatologiques. De tels écoulements cycloniques se produisent quand une
valeurs climatologiques. De tels écoulements cycloniques se produisent quand une masse d'air froid originaire de l'Atlantique Nord aborde l'Italie du Nord et une partie de la Méditerranée occidentale. Parfois, la situation cyclonique persiste durant 2 ou 3 jours, comme en juillet 1987 (figure 8). Parfois, le thalweg ne constitue qu'une onde rapide se superposant à l'écoulement zonal. La quantité de précipitations observée en 24 heures correspond souvent à des épisodes de durée bien plus courte, lesquels peuvent se succéder à intervalles rapprochés. Ce fait est confirmé par les images radar et satellitales. Au cours des situations cycloniques plus durables, la
et satellitales. Au cours des situations cycloniques plus durables, la nébulosité peut être très étendue, même si les systèmes précipitants sont beaucoup plus limités, et associés à des nuages à fort développement vertical. Un exemple de ce cas est visible sur les images Météosat de la situation présentée figure 8. L'examen de la courbe supérieure de la figure 7 montre qu'il existe bien d'autres cas de précipitations faibles correspondant à la même situation cyclonique que celle de l'exemple choisi. Ceci est probablement dû à la faiblesse de la baroclinie aux niveaux inférieurs, seule étant alors présente l'instabilité thermique verticale, favorable
niveaux inférieurs, seule étant alors présente l'instabilité thermique verticale, favorable au développement de nuages d'orages isolés. Une analyse plus fine de la plupart des situations cycloniques retenues marque clairement la différence entre, d’une part, les situations cycloniques étendues, qui initialisent et transportent les systèmes convectifs, et, d’autre part, les situations d’instabilité thermo-convective maintenues par une circulation d’air froid en altitude, en l’absence de front froid. Ce dernier type de situation ne conduit pas à des précipitations fortes étendues, bien que l’on y observe parfois localement des phénomènes violents comme grêle, averse de grêle ou tornade. Dans ce cas les nuages
averse de grêle ou tornade. Dans ce cas les nuages d’orage ne sont pas organisés en ligne frontale, mais se regroupent sur le pourtour des pentes des Alpes et des Appennins, où les brises de vallées favorisent l’ascension forcée de l’air. Comme exemple d’une telle situation, on peut citer le 10 juin 1990. SIMULATIONS D’UN ÉPISODE DE PRÉCIPITATIONS INTENSES À L’AIDE D’UN MODÈLE D’AIRÉ LIMITEÉ Les produits opérationnels de prévision numérique les plus couramment utilisés en Italie viennent du CEPMMT. Le modèle concerné a une dimension de maille d’environ 65 km, et constitue l’outil de base pour les prévisions à
km, et constitue l’outil de base pour les prévisions à courte et moyenne échéance sur l’Italie. Récemment, une équipe de chercheurs provenant de l’Université de Bologne, de la Région Emilie-Romagne, et de ENEL, s’est mise au travail pour l’élaboration d’un modèle d’aire limitée, de dimension de maille 30 km, avec l’objectif de développer un outil de prévision opérationnelle. On a fait fonctionner le modèle sur quelques cas d’étude, dans le but d’en vérifier les performances, particulièrement sur le champ de précipitations. Dans cette partie, on présente les résultats de l’une de ces simulations, portant sur les inondations des 17, 18
de ces simulations, portant sur les inondations des 17, 18 et 19 juillet 1987 dans la vallée de Valtellina, une vallée orientée Est-Ouest de la zone déjà considérée. Le modèle est une version adaptée de celui utilisé par l’Université de Belgrade (UB) et le National Meteorological Center (NMC) des USA (Mesinger, 1977; Mesinger et al., 1988). C’est un modèle en équations primitives et en points de grille (grille «E» d’Arakawa) utilisant à la fois les coordonnées verticales «éta» et «sigma». La configuration retenue pour la présente étude de cas comporte 20 niveaux sur la verticale, avec une résolution plus grande
20 niveaux sur la verticale, avec une résolution plus grande à la base et au sommet (100 hPa). Le modèle utilise plusieurs paramétrisations des processus physiques d'échelle inférieure : Mellor et Yamada de niveau 2,5 pour la couche limite planétaire ; Mellor et Yamada de niveau 2 pour la couche de surface (Mellor et Yamada, 1974); Processus de surface ; Schéma de diffusion latérale du quatrième ordre ; Précipitations de grande échelle et schéma de Betts-Miller modifié pour la convection (Betts, 1986; Betts et Miller, 1986) ; Schéma de rayonnement du NMC. Quatre intégrations successives à 48 heures, avec pour
du NMC. Quatre intégrations successives à 48 heures, avec pour conditions initiales les analyses à 12h UTC des 16, 17, 18 et 19 juillet 1987, ont été conduites. Afin que les conditions d’intégration soient le plus possible semblables aux conditions opérationnelles, le modèle utilise pour l’initialisation les analyses produites par le CEPMMT, et pour la mise à jour des conditions aux limites, la prévision du CEPMMT toutes les 12 heures. Pour toutes les expériences, les champs CEPMMT utilisés sont caractérisés par une résolution horizontale de 1,5 degré x 1,5 degré (sur les 10 niveaux standard de pression de 1000 hPa
(sur les 10 niveaux standard de pression de 1000 hPa à 100 hPa). Le domaine d’intégration est délimité par les longitudes 2° Ouest et 24° Est, et par les latitudes 32° Nord et 54° Nord. La résolution horizontale est de 0,25 degré, ce qui correspond à une grille de 105 x 89 points (figure 9). Figure 9 Domaine d’intégration du modèle d’aire limitée utilisé pour simuler la situation de Valtellina, inséré dans le domaine de disponibilité des champs CEPMMT. RÉSULTATS Afin de focaliser l’intérêt sur les 18 et 19 juillet 1987, journées correspondant au maximum de précipitations mesurées, on considère
1987, journées correspondant au maximum de précipitations mesurées, on considère l’intégration du modèle sur 48 heures à partir des conditions initiales du 17 juillet à 12 h UTC. La version du modèle utilisée est celle qui a été précédemment décrite, en coordonnée verticale «sigma». Figure 10 Prévision à 24 heures, par le modèle d’aire limitée, de l’altitude et de la température de la surface 700 hPa, valable pour le 18 juillet 1987 à 12h. Figure 11 Quantité journalière de pluie observée le 19 juillet 1987 à 06h, cumulée sur 24 heures. En ce qui concerne les niveaux supérieurs, on constate
heures. En ce qui concerne les niveaux supérieurs, on constate un bon accord du champ de géopotentiel (en particulier de la position du thalweg), avec l’analyse du CEPMMT. On peut aussi observer que le modèle UB/NMC creuse légèrement le thalweg, tout en faisant pivoter l’axe dans le sens contraire des aiguilles d’une montre, accentuant ainsi la composante de sud de l’écoulement au-dessus des Alpes. D’une façon générale, il est évident que le modèle est fortement guidé par les conditions aux limites dans sa prévision des champs d’altitude de géopotentiel et de température. Des différences de température intéressantes ont été relevées
de température. Des différences de température intéressantes ont été relevées à 700 hPa et à des niveaux moins élevés, particulièrement au-dessus de la chaîne alpine: la présence d’une masse d’air froid est bien représentée par le modèle. Son évolution les 17 et 18 juillet est elle aussi bien décrite (figure 10). C’est précisément cette masse d’air froid qui force l’activité convective étudiée. En ce qui concerne le champ de précipitations, les pluies prévues (plus de 20 mm en 12 heures) sont correctement localisées sur la zone alpine, comme cela est montré par les mesures (figure 11). Sur la configuration de
montré par les mesures (figure 11). Sur la configuration de pluie cumulée sur 24 heures pour le 18 juillet (figure 12), on remarque une position du maximum et une localisation de l’isoligne 50 mm qui se comparent très bien avec la réalité. Cependant, la structure s’étale trop vers le sud, surestimant ainsi les précipitations sur la Plaine Padane. Ceci peut être dû à l’orographie, insuffisamment détaillée pour séparer les effets des Appennins de ceux des Alpes. La figure 13 présente le champ de précipitations du modèle du CEPMMT, lequel exhibe bien un maximum sur la région de la Valtellina, mais
bien un maximum sur la région de la Valtellina, mais avec une valeur très en dessous de la réalité. CONCLUSION On a présenté une étude sur les précipitations intenses au-dessus des Alpes du Sud, utilisant soit une approche statistique, soit un modèle numérique. L'objectif était d'améliorer la connaissance de ce type d'événement météorologique violent, de façon à en parfaire les prévisions à 24-48 heures. On a montré qu'un modèle numérique de grande échelle, comme celui du CEPMMT, est capable de prévoir les situations favorables au déclenchement de fortes précipitations, mais avec une incertitude sur ces précipitations qui reste importante. Un
avec une incertitude sur ces précipitations qui reste importante. Un modèle d'aire limitée de dimension de maille d'environ 30 km, appliqué à un cas test, prévoit correctement la distribution des maxima, et leur évolution temporelle. Bien que le pas de grille soit encore trop grand pour décrire de manière Figure 12 Prévision de précipitations cumulées sur 24 heures, pour le 19 juillet 1987 à 06h, réalisée par le modèle d'aire limitée lancé le 17 à 12h Figure 13 Prévision de précipitations de la figure 12, réalisée par le modèle du CEPMMT. satisfaisante la complexité du relief de la zone, l'étude
CEPMMT. satisfaisante la complexité du relief de la zone, l'étude de ce cas test a montré l'aptitude du modèle à prévoir une situation à fortes précipitations sur les Alpes, due à un système dynamique étendu. De plus, l'évolution temporelle de la situation météorologique caractérisée par une forte activité convective (et donc par des temps caractéristiques relativement courts), a pu être reproduite de manière satisfaisante. Traduit de l'anglais par Gérard De Moor BIBLIOGRAPHIE Betts A.K., 1986: A new convective adjustment scheme : part I. Q.J.R. Met. Soc., 112, 677-691. Betts A.K. et M.J. Miller, 1986 : A new convective adjustment scheme
et M.J. Miller, 1986 : A new convective adjustment scheme : part II. Q.J.R. Met. Soc., 112, 693-709. Buzzi A., Morgan G.M. et S. Tibaldi, 1991 : MATREP A multi-agency experiment in coordinating measurements of thunderstorm phenomena in the Po Valley of Northern Italy. WMO Bulletin, Vol. 40 n° 4. Mellor G.L. and T. Yamada, 1974 : A hierarchy of turbulence closure models for planetary boundary layer. Jour. Atmos. Sci., 1791-1806. Mesinger F., 1977 : Forward-backward scheme, and its use in a LAM. Contr. Atm. Phys., 50, 200-210. Mesinger F., Janjic Z.I., Nickovic S., Gavrilov D. et D.G. Deaven, 1988
Janjic Z.I., Nickovic S., Gavrilov D. et D.G. Deaven, 1988 : The step mountain coordinate model description and performance for cases of Alpine cyclogenesis and for a case of Appalachian redevelopment. Mon. Wea. Rev., 116, 1493-1518. Molteni F., P. Bonelli, et P. Bacci, 1983 : Precipitation over Northern Italy : a Description by means of Principal Component Analysis. Journ. of Clim. and App. Met., 22, 10, 1738-1752. MESURES ET MODELISATION POUR AMELIORER NOTRE COMPREHENSION DES MECANISMES DE FORMATION DES AVALANCHES Hans Gubler Institut fédéral suisse pour la recherche sur la neige et les avalanches CH-7260 Weissfluhjoch/Davos SUISSE RESUME De grosses
neige et les avalanches CH-7260 Weissfluhjoch/Davos SUISSE RESUME De grosses avalanches partent sous forme de plaques. Une condition nécessaire pour une rupture de plaque est l'existence d'une fine couche fragile continue qui s'étend sur plusieurs centaines de m2. Pour déclencher une rupture en cisaillement qui se propage le long de la couche fragile, il faut atteindre localement des taux de déformation et des déformations critiques. Les valeurs critiques pour déclencher la propagation de fractures ductiles et éventuellement fragiles ne se réalisent qu'en bordure d'inclusions superfragiles qui se forment par une fracture initiale au sein de la couche fragile. La rupture
fracture initiale au sein de la couche fragile. La rupture initiale dépend de la stratigraphie du manteau neigeux, de la charge et de perturbations locales du champ de contraintes et de déformations. C'est pourquoi les paramètres importants à déterminer sont la contrainte de rupture, le taux de déformation et la déformation des couches fragiles, la taille des fractures initiales, la distribution de la contrainte et de la déformation dans le manteau neigeux et les conditions de formation des couches fragiles. INTRODUCTION Une grande majorité des avalanches qui menacent les touristes, les routes, les infrastructures et même les villages partent sous
les routes, les infrastructures et même les villages partent sous forme de plaques. Elles sont caractérisées par le fait qu'une grande quantité de neige se met en mouvement quasisimultanément, donnant ainsi lieu à des écoulements avalancheux énormes et très puissants. Au cours des quinze dernières années, plusieurs théories nouvelles ont été développées et des travaux expérimentaux ont débuté pour améliorer notre compréhension de la formation des avalanches de plaque. Singh (1980), McClung (1981), et Bader et Salm (1990) ont modélisé la propagation d'une rupture de cisaillement le long d'une couche fragile et fine à l'intérieur d'un manteau neigeux alpin saisonnier.
fragile et fine à l'intérieur d'un manteau neigeux alpin saisonnier. Ces théories supposent l'existence de plans de rupture de cisaillement (inclusions super-fragiles, points fragiles à l'intérieur d'une couche fragile) ou zones de déficit (Conway, 1984) comme condition nécessaire pour déclencher la propagation d'une fracture. Gubler (1978) et Gubler et Bader (1989) ont proposé un modèle micro-mécanique simple basé sur la théorie de la liaison la plus fragile pour expliquer que la rupture initiale est une condition nécessaire pour la formation de couches superfragiles. Ces théories sont basées sur différentes sortes d'expériences et d'observations en laboratoire et sur le terrain: mesures
d'expériences et d'observations en laboratoire et sur le terrain: mesures des propriétés de déformation et de rupture de la neige, enregistrements de signaux acoustiques de basse fréquence dans la neige avant la rupture, mesures de la déformation et du taux de déformation du manteau neigeux présentant des zones possibles de fracture, conditions pour la formation de couches fragiles, évolution de la stratigraphie du manteau neigeux, interception et déchargement de neige par les arbres en forêt, etc. SEQUENCE D'EVENEMENTS DANS DES DECLENCHEMENTS NATURELS DE PLAQUES La séquence suivante d'événements s'est révélée être un scénario plausible pour le déclenchement direct d'avalanches. Une
être un scénario plausible pour le déclenchement direct d'avalanches. Une condition nécessaire pour une rupture en plaque est l'existence d'une fine couche fragile ou bien d'une interface fortement déformable de faible cohésion entre une vieille couche de neige et une plus récente. La résistance et la déformabilité de la couche fragile dépendent de la structure intergranulaire locale de la neige. La distribution du poids de la neige, l'angle de pente, la géométrie locale et la déformabilité de la couche interface déterminent la distribution de la contrainte et du taux de déformation le long de la couche fragile. Si la surcharge
déformation le long de la couche fragile. Si la surcharge des couches supérieures augmente, la déformation se concentre d'abord au sein de la couche fragile. Si les contraintes et les déformations locales sont suffisamment fortes, des fracturations ductiles commencent (Gubler, 1989). Par ce mécanisme, de petites zones superfragiles, qui n'arrivent pas à transférer les contraintes du haut vers le bas de la plaque, se forment au sein de la couche fragile. La déformation de cisaillement se concentre dans ces zones superfragiles. Le déplacement relativement grand des grains au sein de la zone superfragile empêche une recomposition rapide des ponts transmettant