Contribution of radar measurement for spatial and temporal knowledge of the rainfall distribution. Use for a forecasting rainfall-runoff model.
Apport de l’imagerie radar pour la connaissance spatio-temporelle des champs de pluie. Utilisation pour une modélisation prédictive des crues
Résumé
The aim of this study is to assess the contribution of spatialized rainfall information, in particular estimates by radar technology, into an operational hydrological modelling, the GR3H model. This study was part of the European project FRAMEA (Flood forecasting using Radar in Alpine and Mediterranean Areas). Two radars were set up near the small town of Collobrières in South Eastern France. The first radar was a dual polarized X-band radar (Hydrix®) associated with a ZPHI® algorithm while the second one was an S-band radar (Météo France). We compared radar rainfall data with measurements obtained by two rain gauge networks (Météo France and Cemagref). The accuracy of the rain rate obtained with both S-band and X-band radars, compared to rain gages, decreased significantly beyond 60 km, in particular for the X-band radar. At closer ranges, such as 30-60 km from the radars, the X-band and the S-band radar retrievals showed similar performance with Nash criteria around 0.80 for the X-band radar and 0.75 for the S-band radar. Furthermore, the Xband radar did not require calibration on rainfall records, which tends to make it a useful method to assess rainfall in areas without a rain gauge network. Next, we study the effect of spatialized rainfall information on the simplified GR3H model which is adapted to take into account this information. As we haven’t enough rainfall data estimated by radar to allow the calibration of the hydrological modelling, the rainfall data are interpolated with 17 stations located in the “Réal Collobrier” basin. The best calibration is obtained by distributed modelling with spatialized rainfall information. The B and C parameters are calculated according to the distance. When we compare, in validation, the best calibration with a distributed modelling calibrated with single B and C parameters (AIGA method), we show similar result on the flood warning for the “Réal Collobrier” basin.
Le but de cette étude est de vérifier l’apport d’une information spatialisée de la pluie, en particulier avec l’imagerie radar, dans une modélisation hydrologique opérationnelle, le modèle GR3H. Cette étude fait partie du projet européen FRAMEA (Flood forecasting using Radar in Alpine and Mediterranean Areas). Deux radars étaient placés près de Collobrières dans le Sud Est de la France. Le premier est un radar en bande X à double polarisation (Hydrix®) associé à l’algorithme ZPHI®. Le second est un radar en bande S (Météo France). Les performances sur les estimations des lames d’eau du radar en bande X sont étudiées. La pertinence des lames d’eau obtenues avec les radars en bande S et en bande X, comparées aux mesures au sol, diminue de manière significative à plus de 60 km des radars, en particulier pour le radar en bande X. Pour des distances entre 30 et 60 km, les radars en bande S et en bande X donnent des résultats similaires avec un critère de Nash de l’ordre de 0.8 pour le radar en bande X et de 0.75 pour le radar en bande S, lorsque l’on considère un pas de temps horaire. Le radar en bande X ne nécessite pas de recalage avec les mesures au sol, ce qui est utile pour des zones sans réseau de pluviomètres. L’influence d’une information spatialisée de la pluie sur le modèle GR3H simplifié est étudiée. L’imagerie radar ne permet pas d’avoir une chronique de pluie assez ancienne pour réaliser raisonnablement un calage du modèle. Les données de pluie sont donc interpolées avec les 17 pluviographes du bassin du Réal Collobrier. Les calages les plus pertinents sont obtenus avec une modélisation distribuée, les paramètres de transfert sont distribués en fonction de la distance, couplée à une information spatialisée de la pluie. La comparaison, en validation, de ces calages optimums et de la modélisation distribuée calée avec des paramètres de transfert fixes (méthode opérationnelle d’AIGA) montre des similarités pour la mise en alerte des crues sur le bassin du Réal Collobrier.