Dossier : Climat   
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Pluies extrêmes et crues
Extrait de la Lettre n°16 Programme International Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat (PIGB-PMRC)


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Le réchauffement enregistré de façon particulièrement nette ces dernières décennies s’accompagne-t-il d’une évolution des pluies «extrêmes» et des crues ? Nous présentons ici des observations permettant de cerner l’évolution observée sur le territoire français.

   


Quelques définitions

Alea, risque et vulnérabilité :

L’aléa est le phénomène naturel aléatoire qu’en général on ne peut éviter. Par exemple, une pluie très forte et courte est un aléa pluviométrique. La vulnérabilité est associée aux dégâts matériels ou humains que pourrait causer cet aléa. Par exemple, si cette pluie très forte tombe sur la forêt de Fontainebleau, les dégâts sont infiniment moindres que si elle tombe sur la partie basse de la ville de Bordeaux ou à Marseille. Le risque, lui, est le produit de ces deux composantes.


1 : Valeur maximale atteinte sur Terre lors d'épisodes pluvieux
 

Pluies extrêmes

Un épisode pluvieux se caractérise, par exemple, par la quantité de pluie tombée pendant différentes unités de temps. Or les valeurs mesurées dans le monde depuis plus d’un siècle ( figure 1) montrent une très grande variabilité spatiale. Il est difficile de fixer une valeur limite utilisable à la pluie cumulée sur un pas de temps.

On constate sur ce graphique qu’il peut pleuvoir en 24 h dans certains endroits ce qui tombe en plusieurs années à Paris. La raison est d’ordre météorologique et topographique.

C’est pourquoi on préfère parler en terme de probabilité, ou encore de temps de retour associé à cette probabilité. On dira ainsi que la pluie décennale journalière à Grenoble est de l’ordre de 100 mm ; cela signifie qu’il y a une chance sur 10 soit 10 % que la pluie maximale journalière d’une année prise au hasard dépasse cette valeur. On dit que son temps de retour est de 10 ans, ce qui ne signifie nullement que cette pluie revienne tous les dix ans. De la même façon, le temps de retour du 1 sur un dé à jouer est de 6 car le 1 revient «en moyenne» tous les 6 coups.


2 : Carte des pluies décennales de 24 heures dans la région des Cévennes.

 

L’étude des pluies extrêmes revient donc à analyser, en tenant compte du climat et de ses variations saisonnières, les séries historiques ajustées avec des modèles probabilistes de valeurs extrêmes. Pour synthétiser ces études, on en tire depuis quelque temps des cartes d’aléa pluviométrique, car les caractéristiques statistiques de la pluie ont une certaine structure spatiale. A titre d’exemple nous présentons figure 2 la carte des pluies décennales de 24 heures dans la région Cévennes Vivarais. Ainsi dans la zone IV, on observe en moyenne sur 10 ans une pluie maximale comprise entre 230 et 259 mm sur 24 heures. On remarquera sur cette carte l’importance des reliefs, auxquels de plus fortes pluies sont attachées.



3 : Pluies maximales journalières annuelles à Marseilles et à Coursegoules.
 

Les pluies : leur variabilité dans l’espace et dans le temps

La variabilité spatiale des caractéristiques de pluies est très importante. La variabilité temporelle l’est également : en un point, les pluies fortes sont très différentes d’une année à l’autre. Par contre, et cela conforte les études probabilistes, la variabilité temporelle des caractéristiques statistiques des pluies est faible. Autrement dit, la loi de probabilité des pluies diffère beaucoup d’un point à l’autre mais peu dans le temps, du moins à l’échelle de quelques générations humaines. L’exemple suivant montre que si l’on découpe en deux séries les données des pluies maximales journalières annuelles à Marseille, les résultats sont très voisins entre eux et très différents de ceux de Coursegoules, station près de Nice (figure 3)


4 : Nombre annuel de pluies journalières dépassant un seuil à Marseilles
 

Il en est de même si on examine le nombre de jours de pluie de chaque année dépassant un certain seuil ; on ne décèle ni à l’œil, ni par des méthodes statistiques d’évolution significative (figure 4).
Les études actuelles ne montrent pas de variation significative notoire sur les caractéristiques des pluies extrêmes, alors que les températures minimales journalières ont augmenté depuis une cinquantaine d’années en France.



5 : Débits maxima observés dans le monde

 

Crues

On dit qu’une rivière est en crue lorsque son débit dépasse une valeur exceptionnelle pour celle-ci (par exemple une valeur non dépassée plus de dix jours par an en moyenne). Les pluies étant, on l’a vu, très différentes d’ un point à l’autre et les rendements hydrologiques é tant fonction des caractéristiques des bassins, les crues sont encore plus variables dans l’espace (à surface égale) que les pluies. C‘est ainsi que pour des bassins de quelques centaines de km2 dans les Cévennes, les crues ont des débits dépassant plusieurs fois la crue de 1910 à Paris, pour un bassin versant de 45000 km2.
De même que pour les pluies, on ne peut fixer des valeurs limites utilisables. La figure suivante (figure 5) montre à titre d’illustration les débits maxima observés dans le monde.




6 : Débits maxima journaliers annuels de la Saône à Crouzon.
 

Inondations

Lorsque le débit des rivières dépasse une certaine valeur, très liée aux conditions topographiques d’écoulement, on parle d’inondation. Ces inondations, première catastrophe naturelle en France, peuvent causer de gros dégâts (voir article dans ce numéro) si l’on n’a pas tenu compte de cette possibilité d’inondation.

Les bassins non anthropisés
On ne voit guère d’évolution sur les bassins non anthropisés depuis l’existence d’ observations relativement fiables (jusqu’à 2 siècles pour quelques stations). L’exemple de la figure 6 concerne la Saône à Couzons ; les débits maximas annuels sont très variables d’une année à l’autre, mais on ne voit guère de changement notable au cours de la période 1920-2000.


7 : Débits maxima journaliers annuels de l'Epte à Fourges.
 

Les bassins anthropisés

Par contre, sur les petits bassins anthropisés, on constate parfois des évolutions, surtout en ce qui concerne les crues courantes. Si le bassin est équipé d’ouvrages hydrauliques, ceux-ci limitent souvent la valeur des crues courantes, mais ne modifient pas les grandes crues, car le volume de ces aménagements est souvent petit par rapport aux volumes des grandes crues. C’est pourquoi on a l’impression que les crues sont plus fortes qu’avant, simplement parce qu’on n’observe plus de crues courantes. Sur certains bassins fortement anthropisés l’urbanisation et le changement de pratiques agricoles a parfois pour effet d’augmenter le nombre et la valeur des crues courantes. Un exemple est donné figure 7 relatif à la rivière de l’Epte à Fourges (surface du bassin versant 1370 km2) pour laquelle les 6 crues les plus fortes ont eu lieu dans les vingt dernières années ; plusieurs indices laissent à penser que cette évolution est le résultat de l’anthropisation du bassin.

Conclusion

Les études actuelles portant sur les dernières décennies n’ont pas démontré de variation notable sur le territoire français des caractéristiques des crues malgré le réchauffement décelable sur la France sur le siècle.
Ces études, toujours en cours, sont effectuées par des chercheurs du LTHE, de l’IRD, du CEMAGREF et de Météo France avec l’appui financier du PNRH, Programme National de Recherche en Hydrologie.

     

Contact : Philippe Bois
Laboratoire d’Etude des Transferts en Hydrologie et Environnement
UMR CNRS-UJF-INPG-IRD
Domaine Universitaire
BP 53, 38041 Grenoble cedex 9

     


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