Caractérisation des tempêtes historiques en Métropole

Caractérisation des tempêtes
historiques en Métropole :
l’action ANTHEMIS
J-M Soubeyroux, Météo-France DClim
Tempête DIRK sur l’Europe le 23/12/2013
à 12 UTC
M Schneider, V Gouget, P Lassègues & M Moulinou (stage M1): Météo-France DClim
F Chauvin, T Oudar : CNRM-GAME
E Sanchez : CERFACS
Atelier de la Modélisation de l’Atmosphère
Toulouse 21 janvier 2015
Objectifs de l’action ANTHEMIS
ANalyse climatologique des Tempêtes Historiques En Métropole et mise en ligne
des Informations sur un Site Internet
 Partenaires : Météo-France (DClim) + CNRS GAME + CERFACS
 Durée : 2013-2015
 Volet méthodologique : analyse des différentes sources d’information pour
caractériser les tempêtes et leur variabilité
- données anémométriques et apport des modèles météorologiques
- données de pression mer via le calcul du vent géostrophique
- valorisation des réanalyses atmosphériques (20CR, ERA40)
 Volet documentation des tempêtes historiques en Métropole et construction d’un
site internet régulièrement mis à jour (sur le modèle du site
www.pluiesextremes.fr)
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Caractérisation des tempêtes récentes : les données
anémométriques
 Disponibilité à ce jour en Métropole d’un réseau
opérationnel d’observation (fréquence horaire) relativement
dense d’environ 700 stations
 Forte variabilité de la densité des données anémométriques
dans le temps (peu fréquentes avant les années 1990);
données horaires archivées après 1995.
 Evolution de la qualité des données de rafales de vent peu
fiables pour les vents forts avant 1980 (capteur papillon)
Aéro
Non aéro
Régionaux
Réseau anémométrique opérationnel 2014
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Evolution du réseau climatologique de mesure du vent de 1950 à 2010
Une méthode originale de fusion des données
 Besoin de données complémentaires aux observations pour analyser un
événement de tempête aux échelles spatiales les plus fines
 Intérêt du modèle météorologique non hydrostatique AROME à résolution 2,5
km sur la France et pas de temps horaire (opérationnel depuis 2009)
 Développement d’une méthode géostatistique combinant une régression
(modèle AROME et paramètres du relief) et krigeage des résidus : méthode
applicable au pas de temps horaire ou quotidien sur les rafales ou le vent moyen
 Validation croisée avec les observations sur différentes journées de tempêtes :
ici le 24 décembre 2013
24 décembre 2013
Biais (m/s)
RMSE (m/s et %)
Corrélation
4
Krigeage seul
-0,1
4,4 (21 %)
AROME seul
+0,9
3,9 (19 %)
Régression
0
3,8 (18%)
0,84
0,86
0,88
Climatologie des rafales de vent sur la France
 Production temps réel depuis 2012 et rejeu
d’une archive horaire continue depuis mai
2009
 Climatologie sur 5 ans des vents forts
 Rejeu de plus de 500 journées sur la période
1980-2009 par descente d’échelle dynamique
ERA Intérim – ALADIN -AROME
Cartographie des rafales maximales
estimées sur la France lors de la tempête
Xynthia (28 au 29 février 2010)
Nombre de jours de vent fort puis
valeurs de quantile 98% pour les
rafales en France
5
Nombre de jours de vent supérieurs à 100 km/h
du 1er mai 2009 au 30 avril 2014
Climatologie des tempêtes
 Identification des caractéristiques des tempêtes (majeures) à partir d’une démarche
experte
 Surface affectée par la tempête : choix du critère (absolu et/ou relatif) et du seuil :
choix : 100 km/h & Q98% > 5 % du territoire national (-> 11 évènements sur 5 ans)
 Début/fin de l’évènement : % du territoire affectée à un moment donné; choix de 1%
sur les 3 dernières heures (voir exemple DIRK)
Dirk (23, 24 et 25 décembre 2013)
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10
Pourcentage du territoire
9
% du territoire
> à 27 m/s et
aux Q98%
8
7
Heure de fin
6
Heure de début
% du territoire
> à 27 m/s et
aux Q98% sur
une période de
3h
5
4
3
2
1
6
Heures
21h
18h
15h
12h
9h
6h
3h
J3 0h
21h
18h
15h
12h
9h
6h
3h
J2 0h
21h
18h
15h
12h
9h
6h
3h
J1 0h
0
Climatologie des tempêtes : indices de sévérité
 Analyse des tempêtes en termes de
surface affectée au dessus de seuils
 Indices de sévérité en lien avec les
dommages provoquées par la force des
vents
 Formule de Lamb : I = V3max . Amax . D
 Storm Severity Index : I =∫∫ADV3
Comparaison des tempêtes sur la France entre
2009 et 2014 : surface au dessus de seuils en haut,
surface, durée et SSI en bas
Calcul du SSI sur la France pour la tempête DIRK en
7 décembre 2013
Climatologie des tempêtes : Que dire depuis 1980 ?
 Elaboration d’un diagnostic (surface au dessus de seuil, durée et sévérité) basé sur
l’analyse OBS+AROME (forcé par ERA Intérim) au pas de temps horaire depuis 1995
et au pas quotidien entre 1995 et 1980
 Calcul différent avant 1995 : estimation des rafales horaires à partir du seul modèle
AROME recalé avec les obs au pas de temps quotidien (ratio de la surface > 100km/h
entre AROME et régression OBS/AROME)
 Comparaison de 146 tempêtes depuis 1980 :
Graphe du Top 20 :
- bleu : décennie 80-89 (8
evts)
- gris : dec 90-99 (7 evts)
- orange : dec 00-09 (1 evt)
- rouge : dec 10-14 (4 evts)
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Programme de travail 2015
 Extension du rejeu AROME : période 1999-2009 en continue, environ 100 nlles
dates principalement sur la période 1989-1999
 Mise à jour de l’analyse des tempêtes, en étendant l’analyse au niveau régional
 Mise en production temps réel des diagnostics sur dpnet :
http://dpnet.meteo.fr/DCLIM/acp/spavmoy/tableau_spavmoy_quot.php
 développement d’un site internet grand public sur les tempêtes sur le modèle du
site pluies extrêmes
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MERCI DE VOTRE ATTENTION
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Scruter l’horizon 1950-1980 avec le vent géostrophique

Relation du vent géotrophique :

62 séries de Pmer tri horaires continues depuis 1950

Constitution d’une base de données de vent
géostrophique sur la France (résolution 50km et pas tri
horaire) pour l’analyse des évènements extrêmes

Identification des évènements à partir du dépassement
du Q99 sur une surface donnée
Tempête Xynthia
Vents géostrophiques
Valeurs maximales observées
les 27 et 28 février 2010
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Scruter l’horizon 1950-1980 avec le vent géostrophique
 Cohérence
moyenne
sur
les
analyses par évènement (corrélation
de 0,54)
 Pertinence pour l’analyse de la
variabilité du nombre de tempêtes
entre 1951 et 2010
 Pas
de
tendance
détectable à ce jour
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climatique
Documentation et mise en ligne des informations sur
les tempêtes historiques
 Préparation d’un site internet (échéance
fin 2015) avec :
 une base de données interactive de
cartographie sur les évènements Analyse du
14 février 1900
récents depuis 1980
 une description détaillée d’une
centaine d’évènements historiques
depuis 1703 : classification, trajectoire,
chronologie, valeurs observées et
sévérité
estimée,
phénomènes Carte de tendances de la densité de trajectoires
des dépressions pour le scénario RCP8.5 et
associés, dégâts
pour la période 2007-2099
 des pages descriptives de référence
sur les mécanismes physiques, la
typologie
des
tempêtes,
leur
climatologie
 une mise à jour des connaissances
sur la variabilité et les impacts du
changement climatique (scénarios
CMIP5)
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Scruter l’horizon du XXème siècle avec les réanalyses
 Apport des réanalyses pour analyser
le climat passé et les extrêmes
 Adaptation de méthodes de tracking
pour identifier les tempêtes dans la
réanalyse
 Identification de la période post 1950
globalement homogène dans la 20CR
pour l’analyse des tempêtes
 Mise en évidence de tendance
climatique (1950-2010) pour la densité
de trajectoire de tempête : hausse sur
le rail dépressionnaire Terre Neuve –
Irlande et baisse sur un axe Gascogne Baléares
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