Compte rendu de la réunion de Megève

Thème de Recherche ARCEAU
Projet d'animation scientifique 2012-2017
Synthèse du séminaire de programmation
Mars 2012
1
SOMMAIRE
Résumé ......................................................................................................................5
1
Atelier CHANGEMENT GLOBAL ........................................................................7
1.1
Séminaire introductif : changement global pour utilisateurs ..........................8
1.2
Séminaire 2013 - Détection et attribution de non-stationarités ...................11
1.3
Séminaire 2014 - Procédures de validation et spécificités en contexte de
changement global.................................................................................................13
1.4
Séminaire 2015 - Impact de l’usage anthropique des sols et de
l’aménagement des bassins versants ....................................................................15
1.5
Séminaire 2016 - Changement global et adaptation ...................................17
2
Atelier Couplages .............................................................................................18
2.1
Séminaire 2012 : Les modèles du TR ARCEAU - avancées et perspectives
19
2.2
Séminaire 2013 : Retour d'expérience sur les couplages ...........................21
2.3
Séminaire 2014 - Typologie des couplages et méthodes adaptées aux
questions posées ...................................................................................................23
2.4
Séminaire 2015 – A définir ..........................................................................23
2.5
Séminaire 2016 – A définir ..........................................................................23
3
Atelier Assimilation ..........................................................................................24
3.1
Séminaire 2012 : Incertitudes dans les données ........................................25
3.2
Séminaire 2013 : Incertitude des modèles, approches de propagation et
estimation totale .....................................................................................................27
3.3
Séminaire 2014 : Assimilation de données .................................................28
3.4
Séminaire 2015 : Analyse de sensibilité......................................................29
3.5
Séminaire 2016 : Incertitude et prise de décision .......................................29
4
Prospective des équipes .................................................................................30
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
5
Hydrologie Aix .............................................................................................30
Hydraulique Lyon ........................................................................................30
Hydrologie Lyon ..........................................................................................30
PollDiff .........................................................................................................31
TAPAHS ......................................................................................................31
GO-GEAU ...................................................................................................31
Hydrologie Antony .......................................................................................32
Liste des participants ......................................................................................33
3
Résumé
Ce document présente les résultats du séminaire de programmation de l'animation
scientifique du TR ARCEAU. Ce séminaire s'est tenu du 25 au 30 mars 2012. Sur la
base du projet qui avait été soumis pour l'évaluation AERES, l'objectif était de
discuter en profondeur des objectifs d'animation, et de construire un programme de
séminaire qui réponde aux besoins des personnels du TR.
L'animation scientifique du TR ARCEAU s'articule autour :

d'une discussion annuelle des sujets de thèse (en automne);

de séminaires scientifiques organisés autour des trois 'ateliers' (Changement
global, Couplages, Assimilation);

d'autres séminaires scientifiques organisés en fonction des opportunités à
l'initiative des scientifiques du TR.
Ce document détaille les séminaires dépendant des ateliers, et identifie un groupe
de deux chercheurs du TR pour en finaliser le programme, en concertation avec
l'animateur et l'ensemble des personnels concernés.
5
1
Atelier CHANGEMENT GLOBAL
Cet atelier a pour objectif de soulever toutes les questions scientifiques relatives aux
travaux des équipes du TR en lien avec le changement global.
Dans la mesure où nous sommes tous (à des degrés divers) confrontés à cette
problématique, nous avons conçu un programme de séminaires qui soit adapté au
plus grand nombre, et puisse intéresser aussi bien les novices que les spécialistes.

Un premier séminaire introductif (automne 2012) fera le point de ce que l'on
sait sur le changement global et sur les données et simulations disponibles;

Le séminaire 2013 s'intéressera surtout à la détection et attribution de nonstationnarités;

Le séminaire 2014 sera consacré aux procédures de validation et spécificités
en contexte de changement global;

Le séminaire 2015 couvrira le thème de l'impact de l’usage anthropique des
sols et de l’aménagement des bassins versants;

Enfin, le séminaire 2016 viendra clore cette série en traitant de changement
global et adaptation.
7
1.1 Séminaire introductif : changement global pour utilisateurs
Automne 2012
Date
Organisateurs Jean-Philippe Vidal
Jean-Pierre Baume
Il est prévu de diviser ce séminaire en deux sessions, la session
Type
1 comprendra intervenants extérieurs & intervenants internes et
la session 2 sera consacrée à des discussions internes.
1.1.1 Objectifs
Construire une base culturelle commune autour du changement global.
1.1.2 Session 1 : Changement global pour utilisateurs

Définitions
S'entendre sur les définitions : Changement climatique, Changement global; GIEC
(seulement biblio); différence météo / climat.

Fournir des exemples de cadres d'étude d'impact du changement global
Top-down (« classique ») et bottom-up (sensibilité)
process
générique + traduction pour différents domaines du TR (ou cas concret R2D2, feuille
de route)
traduction français-anglais
aspects pratiques (tps de calcul, récupération des données, expertise)

Données
projections climatiques (globales, régionales) disponibles (CNRM) + expertise
RCPs + prospectives socio-économiques (Acteon + ENS / EVS voir Claire)

Intervenants extérieurs possibles qui peuvent apporter des réponses
opérationnelles :
Cerege : surcotes marines dans le golfe du Lion
Ifremer ?
EDF / étiages et CN
INRA / impact CG sur cultures
1.1.3 Session 2 : Changement global dans Arceau

Qui sait faire quoi dans Arceau ?
Projections climatiques
Prospectives socio-économiques

Qui a besoin de quoi dans Arceau ?
Différents domaines (hydrologie, hydraulique, qualité de l'eau, gestion de l'eau)
Questionnements opérationnels actuels ?
Quel pas de temps, quelle échelle spatiale, quel horizon temporel
Problématique multimodèle (cascade d'incertitudes)
Surcotes marines
Scénarios pluie, ETP et températures
Chronique de débit futur à l’échelle du siècle
8

Projets de collaboration possibles ?
Thèses
Projets ANR ou autres
1.1.4 Contributions internes au TR identifiées
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
POM - gestion prédictive Lez
DD – CLIMAWARE : adapter la gestion des barrages au changement
climatique
stratégies d’adaptation pour le gestionnaire
POM - ANR Crau
POM - Bassins ouest africains (projet IRD)
POM - canal de Gignac et évolution des usagers (urbanisation des périmètres
irrigués, commande à la demande)
POM - Communication des résultats multi-modèles
CP - Sensibilité des modèles hydrologiques aux entrées des modèles
climatiques
VA - Capacité des modèles hydrologiques à détecter les changements
d’occupation des sols
VA - Paramétrisation des modèles hydrologiques pour prendre en compte les
changements d’occupation des sols
MHR - Communication des incertitudes
MR - sensibilité des modèles hydrologiques
JT - changement climatique et drainage agricole : les quantités drainées vontelles évoluer, nouvelles règles de dimensionnement
JT - qualité de l’eau: les crues vont-elles être affectées, notamment au
moment d’application des pesticides
JT - dimensionnement ouvrages compensateurs
JT - évolution des concentrations nitrates, pesticides
GT - changement du bilan énergétique du
GT - communiquer des tendances
HH - aménagement hydroagricoles en général
HH - besoin pluies horaires
JPV - Analyse avec données passées pour détecter des tendances d’origine
climatique
JPV - Critique et validation des sorties GCM pour utilisation hydrologique
JPV - Descente d’échelle pour utiliser sortie GCM en entrée modèles
hydrologiques
JPV - Evolution sécheresse et étiage : variabilité climatique, chgt climatique
FB - impact chgt global sur réponse de bassin
FB - analyse sensibilité modèle
FB - impact urbanisation
CL - entrées des modèles de transfert : projection climatique en entrée de
modèles, changement de pratiques culturales
NC - à partir de sorties climatique, apporter qqchose aux ecotoxicologues
JBF - conditions aux limites réalistes pour simulations sur le Rhône
IB - pas de temps horaire, 6 minutes
IB - modèle prenant en compte gestion prélèvement, anticiper besoins en eau
des cultures pour anticiper les prélèvements en irrigation.
9
•
•
•
•
PA - le changement climatique et les extrêmes, paramétrisation du générateur
de pluie. validité d’un générateur dans le cadre d’une paramétrisation par type
de temps
PA - en pluie-débit : impact évolution occupation du sol
NF - ressource en eau (LoiEau), forcer LoiEau avec des sorties de GCM
CF - impact de l’urbanisation sur l’hydrologie de l’Arc
10
1.2 Séminaire 2013 - Détection et attribution de non-stationarités
2013
Date
Organisateurs Benjamin Renard
Julien Tournebize
Deux sessions sur une journée
Type
1.2.1 Objectifs
•
•
•
•
•
Etat des lieux en termes de détection de tendance
Mise en évidence de non-stationnarités, sur la base d'observations, quelle
qu'en soit la cause.
Aspect quantitatif (détection de tendances “classiques”, sur longues séries) +
qualitatif (pratiques agricoles, démographie, etc. pour mettre en évidence tous
les phénomènes qui sont de facto non stationnaires)
Présentation de cas d'étude, avec focus sur les techniques
Aller au delà de la détection : quelle est la cause des évolutions détectées?
Le problème de l'attribution.
1.2.2 Matinée
•
Séminaire introductif : Etat des lieux détection de tendances (S. Planton)
Détection vs attribution
Données: quelle longueur, quelle homogénéité, quelles contraintes?
Techniques Classiques,
Etat des lieux à l'échelle nationale sur les variables météo
•
•
•
•
•
•
•
•
Méthodes de détection, avec cas d'étude
Tests classiques (externe: I. Giuntoli, interne : ?)
Inclus état des lieux national sur les variables hydrométriques
Tests regionaux (externe: Luc Neppel, interne: BR)
Apports de l'analyse spectrale (externe: Jérôme Molénat ou chercheur de l'U.
Rouen)
Utilisation de proxys dans une optique de compréhension des variabilités
temporelles (M. Lang sur approches historiques, externe : ?)
Détection de changements “internes” aux modèles (e.g. paramètres) en
interne PA ou VA, externe: ??
Détection indirecte sur les variables de forçage (ex: aquifères) BRGM JF
Vernoux ou interne JT
1.2.3 Après-midi
•
Changements non-climatiques (historien/géographe) Nicole Croix (U. Nantes);
en interne : ? (département territoire?)
Quelles sont les données et connaissances utilisables? (Démographie, urbanisation,
foncier, qualité des eaux, incendie)
•
Attribution au sens des climatologues (à l'évolution des GES): état de l'art issu
de la climato Aurélien Ribes (MF)
•
Attribution et séparation des effets
11
Ex d'effets “confondus” : signal nitrate/climat; Urbanisation/climat; Couvert
forestier/climat; incendie/climat
Techniques pour séparer les effets?
•
Urbanisation vs. climat: FB ou IB
•
Tendances vs. oscillations climatiques
•
Utilisation pratique et définition des réseaux de mesure.
•
Discuter opportunité de thèses/projets
•
Impliquer gestionnaires ou pas?
•
Bien garder du temps de discussion scientifique – et du coup bien calibrer la
participation des extérieurs.
1.2.4 Contributions internes au TR identifiées
•
BR - de détection à attribution
•
VA - changement de comportement des BV
•
JPV - comment les GCM peuvent reproduire les tendances et la variabilité?
•
PJ - détection de tendance pour identifier des périodes homogènes pour le
calage
•
PA - Estimation de l'alea en fonction des évolutions. Convergence entre
projections et tendances extrapolées? Attribution utile pour hiérarchisation des
choses les plus importantes en fonction de l'objectif.
•
PA - différence entre tendances et oscillations
•
GT - diagnostics sur observatoire à long terme
•
IB - séparer ce qui vient des non-stationnarités climat et non-stationnarités
occupation des sols
12
1.3
Séminaire 2014 - Procédures de validation et spécificités en contexte de
changement global
2014
Date
Organisateurs Charles Perrin
Pierre Javelle
. Session 1 : Définitions, pratiques actuelles et schéma général
Type
de la validation (hors changement global)
. Session 2 : Spécificités de la validation pour le changement
global
1.3.1 Objectifs
•
S’entendre sur les objectifs de la validation
•
Définir un schéma général de validation de nos modèles
•
Proposer des procédures spécifiques de validation en contexte de
changement global
1.3.2 Session 1
•
•
•
Qu’est-ce que la « validation » de nos modèles ?
– Définition(s) de la validation
– Rôles de la validation (qualités recherchées)
– Procédures (spatial, temporel, multi-objectif, benchmarking…)
– Pratiques du TR (posters)
Validation et quantification des incertitudes dans les chaines de modélisation
– Sources d’incertitudes
– Propagation
Table ronde : Proposition et discussion d’un protocole global de validation de
nos modèles – Démarche qualité au sein du TR (en particulier pour modèles à
vocation opérationnelle)
1.3.3 Session 2
•
•
•
Quelles sont les spécificités de cette validation pour le changement global ?
– Particularités du contexte non-stationnaire
– Questions d’extrapolation spatiale et temporelle
– Déclinaisons suivant les thématiques du TR
– Procédures actuelles du TR
Quel(s) protocole(s) pour améliorer la validation de nos modèles en contexte
de changement global ?
– Exemples à l’extérieur du TR
– Identification des besoins (BD et outils spécifiques…)
Discussions et perspectives
1.3.4 Intervenants extérieurs au TR
•
•
Jens-Christian Refsgaard, GEUS, Danemark (hydrologie-hydrogéologie)
Michel Déqué, Météo-France (climatologie)
13
•
•
•
Nicolas Le Moine, UPMC (validation en hydrologie, hydrogéologie, et lien avec
la philosophie des sciences)
Mohamed Naaim, TR RIVAGES
x (philosophie des sciences)
1.3.5 Contributions internes au TR identifiées
A finaliser.
14
1.4
Séminaire 2015 - Impact de l’usage anthropique des sols et de
l’aménagement des bassins versants
Date
Organisateurs
Type
2015
Nadia Carluer
Vazken Andréassian
Conférences invitées et séances poster permettant de présenter
l'ensemble de l'activité interne
1.4.1 Questions principales
•
•
dans le cadre d’un changement global, que sait-on de l’importance relative
des changements strictement climatiques et des changements d’occupation
des sols?
est-ce que les changements climatiques vont entrainer des changements
d’occupation des sols (interactions possibles entre les deux)?
1.4.2 Session 1 – impact des ouvrages hydrauliques
Conférencier invité : xx?
Séance poster ARCEAU :
•
NC, CL - quel est l’impact des retenues collinaires sur l’eau et sa qualité à
l’échelle d’un BV. Conséquences attendues
•
HH - ouvrages de ralentissement dynamique, impact sur les crues
•
JBF - ouvrages de ralentissement dynamique, impact sur les crues
•
MR - gros ouvrages + prédétermination
•
PA - barrages et prédétermination
•
JT - « mare à Gobard » 5 ans de données
•
CP - prise en compte des ouvrages dans les modèles hydrologiques
•
CP - naturalisation des débits
•
POM - gestion des barrages
1.4.3 Session 2 – impact de l'urbanisation
Conférencier invité : BIPE (cf. « EXPLORE 2070 ») : les scénarios d’urbanisation à
l’horizon 2070 et impact sur l’eau en quantité et qualité
Séance poster ARCEAU :
•
IB, FB - urbanisation, périurbanisation et impact hydrologique
•
CF •
BR - effets climat-urbanisation
•
POM - urbanisation des périmètres irrigués et impact sur la demande en eau
1.4.4 Session 3 – impact de l'occupation des sols
Conférencier invité : conférencier du BIP issu de « EXPLORE 2070 » : les scénarios
d’occupation des sols à l’horizon 2070 et impact sur l’eau en quantité et qualité
15
1.4.5 Contributions internes au TR identifiées : session poster ARCEAU
•
•
•
BV - drainage des sols agricoles
VA - impact hydrologique du boisement et du déboisement
Nathalie Folton - impact hydrologique à long terme de l’incendie du réal
Collobrier
•
Christine Poulard - les talus et leur impact hydrologique
•
GT •
CF •
NC - bandes enherbées : zones tampons sèches
•
JT - zones tampons humides (implications sur le foncier)
•
DD - prélèvements
•
CP - prélèvements pour prévision et simulation de référence
Remarque : inviter des Montpelliérains irrigants hors TR
16
1.5 Séminaire 2016 - Changement global et adaptation
2016
Date
Organisateurs Eric Sauquet
Xx
A décider (en fonction du succès des premiers séminaires)
Type
1.5.1 Questions posées

Scientifiques TR :
Quelle adéquation des besoins du sujet à nos compétences en interne ?
Quelles compétences doit-on développer ?
Compétences ponctuelles variées (en amont et en aval) qui auraient besoin d’un
espace de synergie favorable à une démarche intégrée d’adaptation

Scientifiques externes TR :
Quelles sciences ont un rôle clé sur cette thématique ?
Economistes ? écologistes ? sociologues ? spécialistes en gestion / optimisation ?
Autres ???
1.5.2 Quel apport à prévoir des séminaires précédents ?
•
•
•
•
Sém. 1 - Scenarios de forçage ? Cadre commun pour stratégies collectives?
Sém. 2 - Tendances et adaptation réactive (systèmes, réseaux, ouvrages) ?
Sém. 3 - Evaluation modèles et scenarios pour stratégies d’adaptation
anticipative ?
Sém. 4 - Scénarios d’impacts anthropiques et stratégies d’adaptation ?
1.5.3 Contributions internes au TR identifiées
•
JPB - Durance
•
POM - Gignac : passer de 28 millions de m3 de prélèvement à 7 millions en 5
ans
•
DD - CLIMAWARE
•
CP - CLIMAWARE, R2D2
•
BR - prise de décision en contexte incertain
•
MHR - prise de décision en contexte incertain
•
CL - modélisations aménagement zone tampon
•
JT - modélisations aménagement zone tampon
•
JPV - R2D2, scénarios théoriques (optimaux) d’adaptation à la sécheresse
•
NC •
MR - cartographie des besoins en stockage permettant d’atteindre un objectif
de débit minimal fixé
•
GT - gestion intégrée du BV
•
FB - tester des scénarios de gestion des eaux pluviales
•
IB - R2D2
17
2
Atelier Couplages
La modélisation est au centre de l'activité du TR Arceau, aussi bien sur les aspects
quantitatifs que qualitatifs du cycle de l'eau, sur l'ensemble la chaîne hydrologie,
hydraulique, érosion, transport, pollution. Cependant, la plupart des modèles sont
développés de façon essentiellement disciplinaire, et par conséquent ils ne peuvent
pas en général être couplés. La question du couplage et de l'intégration nécessite de
revenir aux fondamentaux, aux hypothèses sous-jacentes dans chacun des
modèles. Cet atelier est prévu pour fournir un lieu de débat sur les fondements des
modèles, et des possibilités de les coupler. Nous prévoyons :




Un premier séminaire introductif (automne 2012) pour faire le point sur les
modèles du TR ARCEAU ;
Le séminaire 2013 s'intéressera au retour d'expérience sur les couplages ;
Le séminaire 2014 sera consacré à une typologie des couplages et méthodes
adaptées aux questions posées ;
Les séminaires 2015 et 2016 seront défini en fonction des besoins identifiés à
l'issu du séminaire 2014.
18
2.1 Séminaire 2012 : Les modèles du TR ARCEAU - avancées et perspectives
2012
Date
Organisateurs David Dorchies
Charles Perrin
Un sondage et un catalogue à réaliser avant le séminaire
Type
Puis un séminaire en deux demi-journées
2.1.1 Objectifs
Aboutir à une cartographie aussi exhaustive que possible des pratiques de
modélisation au sein du TR.
2.1.2 Avant séminaire
Envoyer une fiche type à remplir aux développeurs (sondage Lime survey?).
Contenu indicatif :
Type de modèle : modèle hydraulique, hydrologie, descente d'échelle, qualité,
etc.
Système étudié (parcelle, bv, tronçon, atmosphère, etc.)
Objectifs (pour quelle utilisation (compréhension des processus, applications
opérationnelles, etc.), et pour quelle domaine (crue, étiage, qualité, régulation,
gestion d'ouvrages))
Equipe(s) de développement
Date de la première version et de la dernière version
Langage / Interface
Diffusion (licence, utilisateurs externes)
Variables d'entrée
Variables de sortie
Format fichiers (texte, binaire, etc.)
Echelle temporelle
Echelle spatiale
Couplages existants/envisagés avec autres modèles
Domaine d'application et limites
Exemples d'application
Publication de références
Faire une synthèse des fiches et un inventaire des moyens de calcul
2.1.3 Session 1 : Panorama des modèles du TR ARCEAU (1/2 journée)
-
Définition des types d'outils (modèle, logiciel, plateforme, script, etc.) et
synthèse du catalogue des fiches (position dans le triangle ARCEAU)
Exemples de développements de modèles (développement interne,
développement mixte, développement externe)
Synthèse des expériences passées
Posters d'illustration
19
2.1.4 Session 2 : Quelles évolutions collectives ? (1/2 journée)
•
•
•
•
Comment clarifier/rendre plus cohérente l'offre en modèles pour l'extérieur ?
Quelles comparaisons (passées et utiles pour le futur), avec quels moyens
Quels avantages/limites respectives ?
Quelle complémentarité ?
Comment exploiter les résultats pour des améliorations collectives ?
•
•
•
Quelle stratégie pour poursuivre les développements ?
Présentation de la forge logiciel (présentation A. Gallavardin)
Peut-on définir des formats communs ?
Quels investissements sur des plateformes communes ?
-
-
Quelles ressources de calcul ?
20
2.2 Séminaire 2013 : Retour d'expérience sur les couplages
2013
Date
Organisateurs Flora Branger
Claire Lauvernet
Une conférence introductive pédagogique préparée en amont par
Type
un groupe de quatre personnes
Une séance présentant des retours d'expérience sur les
couplages
Un temps de discussion et de débat
2.2.1 Objectifs
Trouver un vocabulaire commun sur les concepts
Echanger sur nos expériences
Donner des pistes à ceux qui peuvent utiliser des plate-formes
2.2.2 Préparation
Groupe de préparation : POM, HH, CL, FB
→ préparation de la conf. introductive
→ élaboration d'un questionnaire (bilan de qui fait quoi dans le TR (méthodes +/basiques pour coupler et avoir un paysage)
→ préparer grille de présentation pour avoir quelque chose d'homogène
2.2.3 Conférence introductive « le couplage pour les nuls »
Introduction : terminologie (« le couplage pour les nuls ») ; retour rapide sur les
réponses au sondage
→ POM, CL, HH, FB
2.2.4 Retour d'expérience sur les couplages
•
Cascades de modèles (couplages unidirectionnels
Simulateur de pluie / pluie débit : PA, Etienne Leblois, Christine Poulard, JBF, MHR,
JPV
TGR (DD, CP)
ATHYS-SIC-BRGM (POM)
•
Couplages bi-directionnels
Hydraulique 1D/2D : André Paquier
Hydraulique / Automatique : POM, JPB, DD
•
Résolution d'équations couplées
SIC / MAGE-ADIS (Hydrau / Qualité / Sédiment) : JBF, POM
Modélisation pluie-débit : CP
VFSMod : CL
Irina Ginzburg
Sispat : IB
21
•
Coupleurs et plate-formes de modélisation
OpenMI : JBF, Marko Adamovic
PALM : POM
LIQUID : IB, FB, HH
JAMS : Meriem Labbas
HYPE : HH
CMF : Karima Djabelkhir
•
Bibliothèques de parallélisation
PVM, MPI
2.2.5 Temps de discussion
22
2.3
Séminaire 2014 - Typologie des couplages et méthodes adaptées aux
questions posées
2014
Date
Organisateurs Isabelle Braud
Hocine Henine
Type
2.3.1 Objectifs
Définir une typologie des couplages
Classer les méthodes/modèles présentés dans les séminaires précédents selon
cette typologie pour que chacun se situe
Apporter une réponse aux questions suivantes :
Quel type d’investissement technologique et logiciel est nécessaire pour
répondre à mes questions?
Modèles couplés et calage: est-ce que ça conditionne les outils à choisir?
Comment stocker l’info et la partager pour les couplages?
Limites des couplages ? (on ne peut pas coupler tout et n’importe quoi)
2.3.2 Typologie des plates-formes
Définir une typologie des plates-formes (Plates-formes en tant que templates pour
les nouveaux développements, mutualisation pour faire des choses à moindre coût
et accéder à d’autres expertises)
Classer les méthodes/modèles présentés dans les séminaires précédents selon
cette typologie pour que chacun se situe
•
Quel type d’investissement technologique et logiciel pour quelle attente?
2.3.3 Synthèse couplages/plates-formes
•
•
•
•
•
•
Comment renforcer les synergies entre différentes équipes
A-t-on besoin d’outils communs?
Quels efforts supplémentaires pour mutualiser nos outils?
Quels moyens humains et matériels?
Développements internes et/ou collaborations nécessaires?
Choix à faire sur les outils ?
2.4
Séminaire 2015 – A définir
2.5
Séminaire 2016 – A définir
23
3
Atelier Assimilation
Par rapport à l'atelier précédent - essentiellement méthodologique - cet atelier
souhaite mettre en avant un ensemble de thèmes plus techniques, que nous avons
identifiés comme essentiels pour le TR. Il s'agit des questions liées aux incertitudes,
à l'étude de sensibilité, et aux techniques d'assimilation qui permettent d'apporter
aux modèles en temps réel une information sur l'état du système modélisé afin de le
corriger.
Les trois premiers séminaires envisagés pour cette action d'animation sont :

En 2012 - Incertitudes dans les données

En 2013 - Incertitude des modèles, approches de propagation et estimation
totale

En 2014 - Assimilation de données
Par la suite, on a envisagé de traiter de l'analyse de sensibilité (2015) puis de la
question de l'incertitude et de la prise de décision (2016). Ces thèmes seront à
préciser en fonction des questions soulevées.
24
3.1 Séminaire 2012 : Incertitudes dans les données
2012
Date
Organisateurs Guillaume Dramais
Alain Guérin
Christelle Margoum
Conférences + Sessions poster
Type
3.1.1 Objectifs
Tour d'horizon des méthodes de quantification des incertitudes sur les données.
Catalogue des “ordres de grandeur”
Sensibilisation des "modélisateurs d'intérieur" à l'existence et l'importance des
incertitudes sur les données.
3.1.2 Enquête préparatoire
Sondage ARCEAU : qui mesure ou voudrait mesurer les incertitudes de quoi?
3.1.3 Partie 1 - Mesures Directes

Introduction : théorie de l'incertitude métrologique (Sylvain Moreau)

Session posters (liste non exhaustive, toute proposition bienvenue!)
Mesure de transport solide (Benoit Camenen)
Chimie: Capteurs optiques (Cédric Chaumont, Pascal Breil)
Mesures hydrauliques fines en canal (S. Proust et Fabien Thollet)
Mesure des propriétés physiques des sols (IB) + Etat hydrique des sols (irrigants)
Mesure ponctuelle de précipitation (pluie et neige): Alain Guerin & VA
3.1.4 Partie 2 - Mesures Indirectes

Introduction : propagation des incertitudes métrologiques dans les chaines de
traitement (B. Blanquart?)

Session posters (liste non exhaustive, toute proposition bienvenue!)
Chimie
Stratégie d'échantillonnage (actif et passif) en cours d’eau (Lucie Liger et Christelle
Margoum ou Azziz Assoumani)
Détermination des concentrations en contaminants chimiques (Christelle Margoum)
Turbidité/concentration (Marina ou Fabien)
Débitmétrie
Jaugeages (Dilution, ADCP, Vélocimetrie, Imagerie, empotement)
Courbes de tarage (Jérôme Le Coz ou BR)
Spatialisation de la pluie
De la réflectivité à la pluie (Pierre Tabary MétéoFrance)
Utilisation des pluies radar en modélisation hydrologique (CF, Florent Lobligeois
Dimitri Defrance)
Geostatistiques à partir de postes pluviométriques (Etienne Leblois)
25
Pluies satellites (???)
Densité des réseaux de mesure (Laure Lebecherel)
Interpolation des pluies en montagne (VA)
Autres
ETP (François Tilmant, IB)
Données issues de télédétection: occupation du sol (FB), LIDAR (Lionel Penard)
3.1.5 Partie 3 - Discussion
Introduction: pourquoi les incertitudes sur les données sont importantes pour les
modélisateurs? (???)
Catalogue des “ordres de grandeur” suivant les types de mesure (restitution travail
préliminaire)
Transmission des incertitudes avec les données : c'est rare... mais les modélisateurs
ne les demandent pas assez !
Stratégies d'échantillonnage
Qualification vs. quantification des incertitudes
26
3.2
Séminaire 2013 : Incertitude des modèles, approches de propagation et
estimation totale
Début 2013
Date
Organisateurs Helena Ramos
Patrick Arnaud
Type
3.2.1 Objectifs
Offrir à tous un aperçu des méthodes de calcul des incertitudes.
3.2.2 Session introductive : Généralités sur les incertitudes
 Typologie et vocabulaire sur les incertitudes
(Benjamin, Jean-Philippe, Maria-Héléna)
Incertitude vs. Analyse de sensibilité
 Typologie des approches
(François Bourgin)
3.2.3 Session « Méthodes Bayésiennes et assimilées »
Les techniques d'estimation des incertitudes de modèle
Méthode Bayésienne : bases pour les nuls
Bayes vs. GLUE (François Bourgin)
3.2.4 Session « Méthodes du reste du Monde »
Approche fréquentiste
Incertitude en prévision des crues (François Bourgin, Ioanna)
Approche par scénario (cf. changement climatique)
Approche multi-modèle (MR : consensus, BR : analyse fréquentielle, CP)
3.2.5 Session « Propagation des incertitudes »
Cascade d'incertitudes (JPV)
Hypothèses « dépendance » vs. « indépendance » (Copules) (PA)
Projet FAST (Héléna, Benjamin)
3.2.6 Session « Boîte à outils »
(BR, Claire)
Simlab
Petit-bateau
Incertitudes du générateur de pluies
27
3.3 Séminaire 2014 : Assimilation de données
Début 2014
Date
Organisateurs Claire Lauvernet
Pierre-Olivier Malaterre
Sur une journée
Type
3.3.1 Objectifs




Clarifier ce qu’est l’Assimilation de Données
Contexte national général + focus Hydrologie-Hydraulique
Présenter ce qui s’est déjà fait à Arceau
Présenter les souhaits & idées pour le futur
3.3.2 Partie 1 – Introduction à l'assimilation






Définitions, principes généraux (combiner de manière optimale des
informations provenant de modèles et de données mesurées)
Diverses approches (séquentiel, variationnel, filtrage, approches particulaires,
etc.)
Quelles données on peut assimiler (état initial, entrées, paramètres, etc.)
Comment vérifier qu’un problème d’AD est bien posé (Analyse de sensibilité,
observabilité)
Prise en compte des erreurs sur les données (surtout en temps réel)
Plateformes logiciel spécialisées AD disponibles
Questions :
. L’AD est elle réservée aux modèles dynamiques (y=f(*,t)) ?
. Le Multi-Modèle entre-t-il dans le cadre de l’AD ?
. Qu’est ce que la réanalyse ? Quelles données sont (seront) disponibles ?
. Invité extérieur ? (William Castaing, Moise, Cerfacs)
3.3.3 Partie 2 : Exposés sur les applications réalisées à Arceau











Prévision des crues : modèles GR & TGR (Lionel Berthet, PJ, CP, DD, SM)
Hydraulique & Automatique (POM, NJB , SB)
4D-Var et Adjoint (CL)
AD de données spatiales (images) sur transfert radiatif (CL)
AD humidité des sols (HBAN, CP ?)
Spatialisation des écoulements (GR4 + … : Etienne Leblois)
Cf Christian Puech, Jérôme Monnier sur problématiques crues
Cf Helene Roux & Dartus (Marine)
Athys Mercedes (JC Bouvier)
DTG-EDF : AD de Hauteurs de Neige (Thibaut Mathevet)
Avalanches ? (voir avec M Naaim)
28
3.3.4 Partie 3 : Projets à développer



Qui veut (et peut) assimiler quoi ? Pour quels objectifs ? Avec quels
modèles ? Avec quelles données ?
Collaborations envisageables (en interne et externe)
Montage de projet(s)
3.4
Séminaire 2015 : Analyse de sensibilité
3.5
Séminaire 2016 : Incertitude et prise de décision
29
4
Prospective des équipes
A l'issue du séminaire, nous avons demandé à chacune des équipes de présenter
globalement la vision qu'elle avait de son avenir, comment elle se projetait
scientifiquement. Les réponses apportées sont résumées ci-dessous :
4.1


4.2


4.3


Hydrologie Aix
Grandes orientations

Crues rapides (raison régionale) : alerte, non jaugé, radar

Ressource en eau (raison UR ouvrages hydrauliques) : remplissage
barrage, impact du changement climatique sur fonte des neiges, Alpes du
Sud

Non jaugé toutes échelles (régional… national) : AIGA, SHYREG
Collaborations souhaitées au sein du TR

Changement climatique

Générateurs de pluie

Méthodes de prédétermination

Prévision des crues

Méthode de régionalisation (+physique?)

Hydraulique simplifiée
Hydraulique Lyon
Grandes orientations

Expérimentation et hydrométrie : Lits composés, turbulence

Transport solide : Terrain, canal

Modélisation, développement de codes : Transport solide, polluants,
digues
Collaborations souhaitées au sein du TR

A Lyon : Hydrométrie, modélisation intégrée, flux sortant des BV,
analyse coût-bénéfice, transport PCB et Mercure

Ailleurs : Couplage 1D 2D, Réseau mesure et comparaisons
Hydrologie Lyon
Grandes orientations

Impact de la variabilité climatique et du changement global : Ressource
en eau et extrêmes (prédétermination); Changement d'échelle; Non jaugé;
Spatialisation des pluies; Prévention des risques (inondation et sécheresse);
Incertitudes

Ambition de long terme : développer des outils à base physique et
spatialisés : Prise en compte de la gestion, Stratégie d'adaptation
Collaborations souhaitées au sein du TR

Cf. ci-dessus avec hydraulique

Méthodes de prédétermination
30





4.4


4.5


4.6


Changement climatique (explore2070, R2D2)
Projets de partage d'outils
Etude de processus
Incertitude et prévision
Complémentarité prévision de pluie et de débit
PollDiff
Grandes orientations

Transfert de phytosanitaires

Expérimentation versant et bassin versant : Limitation, captages

Modélisation plus ou moins physique

Impact (en lien avec BELCA)

Typologie
Collaborations souhaitées au sein du TR

Typologie (régionalisation)

Modélisation distribuée et développement d'outils

Biogéochimie

Assimilation de données

Changement climatique
TAPAHS
Grandes orientations

Transfert (quantité qualité) sur petits bassins versants ruraux

Observation : Bd données, expérimentation processus

Modélisation : du micropore au bassin versant : nitrate, pesticide
Collaborations souhaitées au sein du TR

Mesure

Bases de données

Hydraulique Hocine "ralentissement dynamique" et qualité

Plateforme de modélisation

Aménagement et zones tampons

Drainage & changement climatique et ressource en eau

Impact et écotoxicologues

Modules de modélisation
GO-GEAU
Grandes orientations

Hydraulique et automatique : Gestion quantité d'eau, mais aller vers
qualité et biologie (algues, écologie aval du réseau)
Collaborations souhaitées au sein du TR

Hydraulique 2D

Intégration hydrologie-hydraulique TGR
31
4.7


Hydrologie Antony
Grandes orientations

Prévision opérationnelle : crues, étiages, ensembles, assimilation,
relation nappes,

Prévision probabiliste : relation avec prise de décision, apports
incertains, valeur économique des prévisions

Changement global : Validation, incertitudes, occupation des sols, nonstationarités, modélisation et paramétrisation robuste (cf. changement global)

Modélisation : Régionalisation, stratégies de découpage du temps et de
l'espace, critères
Collaborations souhaitées au sein du TR

Intégration hydrologie-hydraulique (TGR) : prévision des crues

Vers la prévision des inondations avec intégration hydrologiehydraulique (aller voir SCHAPI)

Gestion des barrages pour les étiages

Changement climatique

Cartographie

Incertitudes
32
5
Liste des participants
Acronyme
CF
CL
CP
DD
FB
GT
HH
IB
JBF
JPB
JPV
JT
MHR
MR
NC
PA
PJ
POM
VA
Prénom
Catherine
Claire
Charles
David
Flora
Gaëlle
Hocine
Isabelle
Jean-Baptiste
Jean-Pierre
Jean-Philippe
Julien
Maria-Helena
Marine
Nadia
Patrick
Pierre
Pierre-Olivier
Vazken
Nom
Fouchier
Lauvernet
Perrin
Dorchies
Branger
Tallec
Henine
Braud
Faure
Baume
Vidal
Tournebize
Ramos
Riffard
Carluer
Arnaud
Javelle
Malaterre
Andréassian
Remarque : on a utilisé les acronymes ci-dessus pour désigner chacun des
participants, et le nom entier dès lors qu'il s'agissait de désigner une personne qui
n'était pas présente au séminaire
33