Extreme rainfall analysis by a stochastic model: impact of the copula choice on the sub-daily rainfall generation

P. Cantet (1) , P. Arnaud (1)

1 UR OHAX - Ouvrages hydrauliques et hydrologie

Le générateur stochastique de pluies SHYPRE est basé sur la simulation de variables descriptives. Il génère de longues chroniques de pluies horaires permettant une estimation empirique des quantiles de pluies sur l'ensemble de la France. Cette étude se focalise sur l'amélioration de la simulation des pluies en modélisant la dépendance entre des variables caractérisant le signal de pluie via l'approche des copules. Un cadre d'évaluation est proposé afin de juger la justesse d'une méthode à estimer l’occurrence des pluies extrêmes sur un territoire donné. Elle a été utilisée pour illustrer l'impact du choix de la copule sur l'estimation des quantiles de pluies. Contrairement à la copule de Clayton, les copules de Gumbel et Frank permettent d'améliorer significativement les performances du modèle dans la génération de pluies horaires. Selon nos critères utilisés, la configuration finale du modèle SHYPRE propose une meilleur estimation des quantiles de pluies que les distributions utilisés classiquement dans les valeurs extrêmes. / The hourly rainfall stochastic model SHYPRE is based on the simulation of descriptive variables. It generates long series of hourly rainfall and enables an at-site empirical estimation of distribution quantiles over France. The present study focuses on the improvement of the rainfall generator by modelling storm characteristics dependence by the copula approach. An evaluation framework is proposed to evaluate the goodness-of-fit of a given method over a territory with a particular care for the extreme part of the distribution. It is used to illustrate the impact of the copula choice on the estimation of rainfall quantiles. Contrary to Clayton copula, both the Gumbel’s and Frank’s permit to improve significantly the performance of the model in the sub-daily rainfall generation. According to our criteria, the final version of SHYPRE proposes a better estimation of rainfall quantiles than the classical extreme value distributions.

Mots clés: PLUIE EXTREME; MODELE STOCHASTIQUE; PLUVIOMETRIE JOURNALIERE; COPULE; METHODE SHYPRE; RAINFALL STOCHASTIC GENERATOR; EXTREME RAINFALL ANALYSIS; DEPENDENCE; COPULA; EVALUATION FRAMEWORK

Domaines: Sciences de l'environnement

P. Cantet, P. Arnaud. Extreme rainfall analysis by a stochastic model: impact of the copula choice on the sub-daily rainfall generation. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 2014, 28 (6), p. 1479 - p. 1492. ⟨10.1007/s00477-014-0852-0⟩. ⟨hal-01016960⟩