DS01 - Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

PICS: vers une Prévision Immédiate intégrée des Impacts des Crues Soudaines – PICS

PICS

Un projet de recherche sur la prévision immédiate des crues soudaines et des impacts associés.

L'importance et les difficultés de l'anticipation des crues soudaines

Les dégâts liés aux crues-éclair (ou crues soudaines) atteignent régulièrement plusieurs centaines de millions d’euros par événement en France (Var en 2010, Hérault-Gard en 2014, Alpes-Maritimes en 2015, Aude en 2018). Ces crues s’avèrent aussi particulièrement meurtrières. Pour faire face à ces phénomènes dont la fréquence pourrait encore augmenter à l’avenir, la mise en place de systèmes d'anticipation adaptés s'avère d'une importance cruciale. <br />Toutefois le développement de tels systèmes constitue toujours un véritable défi en raison du grand nombre de bassins versants concernés, de leurs petites superficies (1 à 500 km²), de leurs très courts temps de réponse aux pluies (limités à quelques heures), et de la connaissance limitée des enjeux exposés. Si des premiers systèmes opérationnels de surveillance et d'avertissement ont été récemment déployés en France et dans le monde, ils restent pour l'heure largement perfectibles: anticipation limitée, couverture géographique partielle, absence de représentation des impacts.

Le projet ANR PICS vise à concevoir et évaluer des des chaînes de prévision des crues soudaines offrant jusqu’à 6h d’anticipation et permettant une estimation directe des effets dommageables possibles. Le projet repose sur l’interaction entre des équipes scientifiques aux compétences variées (météorologues, hydrologues, hydrauliciens, économistes, sociologues), et des acteurs opérationnels (sécurité civile, autorités locales, compagnies d'assurance, gestionnaires d’ouvrages hydroélectriques et de réseaux de transport).

Les chaînes de prévision testées combineront (i) des estimations quantitatives de précipitations à haute résolution et des prévisions immédiates de pluie pour des horizons de 0 à 6h, (ii) des modèles pluie-débit distribués adaptés aux petits cours d’eau non jaugés, (iii) des modèles hydrauliques pour la délimitation des zones potentiellement inondées à partir de modèles numériques de terrain, et (iv) plusieurs modèles d'impacts visant à représenter les effets socio-économiques des crues: dommages matériels, inondation d'infrastructures, évolution temporelle de l'exposition et la vulnérabilité de la population au cours de la journée.

Le projet vise à coupler ces différents modèles, à estimer leurs incertitudes et complémentarité, et à évaluer la capacité des chaînes de prévision proposées à répondre aux besoins des utilisateurs finaux, à partir d'études de cas pertinentes et permettant une réelle évaluation des performances.

Le projet est structuré en quatre tâches scientifiques principales (cf. figure). Il est organisé autour d’une tâche centrale (Tâche 4 - Intégration et expérimentation), qui consiste à définir, appliquer et tester les chaînes de prévision intégrées sur différentes études de cas.
Les trois autres tâches se positionnent en amont et ont pour objectif d’améliorer, d'adapter et d'évaluer les incertitudes des différentes étapes clé à intégrer dans les chaînes de prévision, à savoir :
• la prévision immédiate des pluies et des débits (Tâche 1), obtenue en couplant des produits de prévisions de précipitations à très courte échéance basés sur les systèmes opérationnels de Météo-France avec des modèles hydrologiques distribués ;
• l'estimation des zones inondées (Tâche 2), à partir de méthodes de calcul hydraulique 1D et 2D basées sur des modèles numériques de terrain à haute résolution, pour convertir les débits en estimation des zones inondables et des hauteurs / vitesses d'eau associées ;
• la modélisation des impacts socio-économiques (Tâche 3), qui doit intégrer de façon explicite les informations disponibles sur les zones inondées pour l'estimation des impacts de différentes natures.

La large représentation des utilisateurs finaux potentiels dans le projet (au sein du groupe utilisateurs et des partenaires), facilitera le transfert des résultats du projet vers des applications opérationnelles.

Plusieurs publications scientifiques devraient être soumises en cours de projet, en lien avec les travaux réalisés.

La prévision des crues soudaines est d'une importance cruciale pour atténuer les effets dévastateurs de ces crues. Cependant, le développement de systèmes de prévision adaptés rencontre de sérieuses difficultés, en raison du grand nombre de bassins versants concernés, de leurs petites superficies (1 à 500 km²), de leurs très courts temps de réponse aux pluies (limités à quelques heures), et de la connaissance limitée des enjeux exposés. Des premiers systèmes opérationnels de prévision des crues soudaines ont été récemment déployés en France et dans le monde, mais restent largement perfectibles (anticipation limitée, couverture géographique partielle, pas de représentation des impacts). Dans ce contexte, le projet PICS propose une avancée significative, en construisant et évaluant des chaînes intégrées de prévision immédiate capables d'anticiper de quelques heures les crues soudaines et leurs impacts. Cet objectif sera atteint grâce à l’interaction entre des équipes scientifiques aux compétences variées (météorologues, hydrologues, hydrauliciens, économistes, sociologues), et des acteurs opérationnels (sécurité civile, autorités locales, compagnies d'assurance, compagnies d'électricité, opérateurs de réseaux de transport). Les chaînes de prévision conçues dans le projet incorporeront les éléments suivants: des estimations quantitatives de précipitations à haute résolution et des prévisions immédiates de pluie, des modèles pluie-débit distribués conçus adaptés aux petits cours d’eau non jaugés, des modèles hydrauliques pour la délimitation simplifiée des zones potentiellement inondées à partir de modèles numériques de terrain, et enfin plusieurs modèles d'impacts visant à représenter des effets socio-économiques: dommages matériels, inondation d'infrastructures, exposition et vulnérabilité de la population représentées de façon dynamique. Le projet visera à coupler ces différents modèles, à estimer leurs incertitudes et complémentarité, et à évaluer la capacité des chaînes de prévision proposées à répondre aux besoins des utilisateurs finaux. Une attention particulière sera accordée à la cohérence entre les différents maillons de la prévision: variables utilisées, niveaux de résolutions spatiale et temporelle, échelle d'application et degré d'incertitude. Un aspect critique du projet sera également la validation des résultats sur la base d'études de cas. Le contexte des bassins non jaugés est en effet généralement synonyme de pénurie de données. Pour cette raison, un effort particulier sera consacré à la constitution de jeux de données de validation appropriés (impacts, zones inondées, etc.) et à définir des stratégies de validation pertinentes. Les études de cas comprendront des événements majeurs observés récemment en France : inondations de juin 2010 dans le bassin d'Argens, de l’automne 2014 dans les bassins des Gardons, Vidourle, de l’Hérault et du Lez, et enfin d’octobre 2015 dans les Alpes Maritimes. Cette liste sera complétée au début du projet selon les besoins exprimés par les utilisateurs finaux. Le projet contribuera également à améliorer et adapter les différents modèles utilisés : amélioration des modèles hydrologiques distribués dans des conditions non jaugées, qualification des incertitudes des débits prévus à partir des observations et prévisions immédiates de pluie, amélioration des approches 1-D et test d’un modèle 2-D pour les calculs hydrauliques automatiques à grande échelle, et enfin adaptation des modèles d'impact de façon à exploiter les informations sur les emprises inondées fournies par les chaînes de prévision. Compte tenu de ce programme de travail, le projet devrait permettre des avancées significatives dans le domaine de la prévision immédiate des crues soudaines et de leurs impacts. La large représentation des utilisateurs finaux potentiels dans le projet (groupe utilisateurs et partenaires), facilitera le transfert des résultats du projet vers des applications opérationnelles.

Coordinateur du projet

Monsieur Olivier PAYRASTRE (IFSTTAR - Département Géotechnique, environnement, risques naturels et sciences de la terre)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CCR CAISSE CENTRALE DE REASSURANCE
Géosciences Rennes UMR 6118
IFSTTAR IFSTTAR - Département Géotechnique, environnement, risques naturels et sciences de la terre
CNRS - IGE Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE)
CNRM Centre National de Recherches Météorologiques
IRSTEA Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture
Cerema-Med Cerema Direction Territoriale Méditerranée

Aide de l'ANR 628 160 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2017 - 48 Mois

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