Les précipitations intenses en Méditerranée nord-occidentale

Les précipitations intenses en Méditerranée nord-occidentale

Risques

En Méditerranée, les extrêmes climatiques tels que les sécheresses, les canicules et les inondations sont des risques importants auxquels les sociétés méditerranéennes ont toujours dû faire face. Les précipitations intenses en Méditerranée nord-occidentale ont les cumuls les plus élevés de la région et ont lieu majoritairement en automne, alors qu’ils ont lieu en hiver en Méditerranée Est et plutôt au printemps sur les côtes Nord-Africaines (Raveh-Rubin and Wernli, 2015).

Le risque encouru est défini comme le produit de l’aléa, de la vulnérabilité et de l’enjeu. Dans cette étude nous nous intéressons à une partie de l’aléa, c’est-à-dire le phénomène naturel de précipitations intenses. De la précipitation au risque, de nombreux éléments sont à prendre en compte. Tout d’abord, l’aléa est l’inondation, qui peut être diverse : l’inondation pluviale, presque concomitante au pic des précipitations, souvent urbaine (Nîmes, 3 octobre 1988), la crue torrentielle, affectant les bassins versants de taille moyenne (100 à 1000 km2), les inondations de plaines, sur la partie basse des bassins versants, plus lentes mais concernant de vastes étendues, particulièrement dangereuses si elles sont associées à des ruptures d’ouvrages (digues, barrages) et enfin les inondations par submersion marine par montée de la mer lors de tempêtes (Vinet, 2007). La transformation des précipitations (qui peuvent atteindre localement 600 mm en 24 heures, Gard 2002, Aude, 1999) en crue dépend aussi des caractéristiques des précipitations elle mêmes (intensité, fréquence), de l’état hydrologique du sol (déjà saturé ou non), et de la morphologie du bassin versant. De nombreux bassins versants du pourtour méditerranéen sont de dimension restreinte (de 100 à 5000 km2) et permettent aux ondes de crues d’arriver dans les plaines moins de 6 heures après le maximum pluviométrique sur le bassin versant. Ces crues sont donc appelées crues éclairs (de l’anglais flash flood).

L’enjeu, c’est-à-dire les biens, les activités et les personnes qui peuvent être touchées par l’aléa est important dans le bassin méditerranéen du fait de la concentration des activités humaines sur les côtes et augmente depuis les années 70 à cause de l’urbanisation massive (Llasat et al., 2008; Vinet, 2007). Tous les secteurs de la société et de l’économie souffrent lors des crues torrentielles : agriculture et industries, commerces, habitations, réseaux et infrastructures. Dans le Languedoc-Roussillon, on attribue cette augmentation aux tendances à la périurbanisation, à l’extension pavillonnaire, à la recherche de la proximité des cours d’eau, au poids de la viticulture et à la demande foncière entretenue par le tourisme (Vinet, 2007). Barredo et al. (2012) montrent qu’en Espagne, le montant des pertes de biens assurés contre les inondations a fortement augmenté entre 1970 et 2007, une hausse attribuable à l’augmentation du nombre et de la valeur des bien assurés.

La vulnérabilité enfin est liée à l’aménagement du territoire et à la capacité de prévision. Elle dépend par exemple de la solidité du bâti, de la présence d’ouvrages hydrauliques et de leur entretien (digues, barrages), du lieu de construction (en zone inondable par exemple). Boissier (2013) montre ainsi que les deux régions françaises où la part de population en zone inondable est la plus élevée sont les régions Méditerranéennes : Languedoc-Roussillon et Provence-Alpes-Côte d’Azur, avec respectivement 26% et 21% en 2008. En Languedoc-Roussillon, la vulnérabilité a ainsi une tendance à la diminution en régions amont par l’édification d’ouvrages et la solidité du bâti et à l’augmentation dans les basses plaines, par urbanisation en zone inondable (Vinet, 2007). Le nombre de victimes est cependant en baisse depuis les années 1950. Pour se rendre compte de l’importance de l’aléa inondation en région Méditerranéenne par rapport aux régions plus tempérées, la crue du 13 novembre 1999 dans les basses plaines de l’Aude, a atteint semble-t-il 4500 m3 s−1 soit deux fois le débit de pointe de la Seine à Paris en 1910 pour un bassin versant de 5000 km2 (Seine à Paris : 44 500 km2 ). Les inondations Méditerranéennes sont responsables des deux tiers des dépenses des assurances entre 1982 et 2007 (2.8 milliards d’euros) pour les inondations en France (Vinet, 2007).

Ces systèmes touchent particulièrement les côtes nord de la Méditerranée, où les cumuls de précipitations sont les plus élevés. On peut citer par exemple pour la France les inondations de Nîmes le 3 octobre 1988, de Vaison-la-Romaine le 22 septembre 1992 (plus de 300 mm, Sénési et al. (1996)), de l’Aude en 12-13 novembre 1999, du Gard les 8-9 septembre 2002, touchés par plus de 500 mm de pluie (Nuissier et al., 2008; Ducrocq et al., 2008), du Var le 15 juin 2010 (plus de 400 mm) (Bresson, 2011). Plus récemment, on peut noter les deux inondations de Montpellier en l’espace d’une semaine les 29 septembre et le 7 octobre 2014. En Espagne, plus de 800 mm en 24h ont été observés en novembre 1987 à Gandía dans la région de Valence (Fernández et al., 1995). En Italie, le Piémont a reçu les 4–5 Nov 1994 plus de 300 mm en 36 h (Buzzi et al., 1998), Gênes plus de 500 mm le 4 novembre 2011 (Fiori et al., 2014). Chacun de ces événement est associé à des pertes humaines et des dommages se chiffrant parfois en milliards d’euros. Si nous n’abordons pas les systèmes touchant la rive sud ou est Méditerranéenne, il convient cependant de rappeler qu’il sont souvent bien plus meurtriers et dévastateurs en raison de la vulnérabilité plus élevée des populations (Alger, 260mm, 10 novembre 2001, plus de 800 victimes (Hamadache et al., 2002)). Les cumuls de pluie qui sont répertoriés à l’échelle de la journée ou de quelques journées parfois, sont le résultat à la fois de pluies très intenses et stationnaires. Elles sont dues à une combinaison parfois subtile de conditions synoptiques et de mésoéchelle particulières. Un résumé des recherches sur ces systèmes est donné ici, il est loin d’être exhaustif étant donné la complexité de certains systèmes.

Les conditions synoptiques

Dynamique troposphérique 

Le développement de systèmes convectifs intenses s’accompagne dans la majeur partie des cas de la présence d’un thalweg dans le géopotentiel à 500 hPa juste en amont de la région touchée. Une autre façon de caractériser ce thalweg lorsqu’il est relativement allongé méridionalement et de courte longueur d’onde est la présence d’un ruban de vorticité potentielle supérieure à 2 PVU  sur une surface isentrope à environ 320 K (PV-streamer) (Massacand et al., 1998).  Ces deux mesures montrent une pénétration d’air des hautes latitudes vers les latitudes moyennes. Il s’agit aussi d’une pénétration de la stratosphère (PV>2 PVU) dans la troposphère (PV<2 PVU), ou un abaissement de la tropopause. Cette perturbation trouve son origine dans la propagation et l’intensification d’ondes de Rossby le long du guide d’ondes formé par le gradient méridional de vorticité potentielle, parfois depuis le Pacifique, souvent depuis l’Atlantique ouest (Martius et al., 2008). L’intensification peut notamment se faire par le chauffage diabatique en moyenne troposphère dû à la cyclo- et frontogenèse extratropicale. Ce chauffage diabatique renforce l’anomalie négative de PV à la tropopause en amont de l’anomalie positive. L’effet d’advection dipolaire allonge alors l’anomalie positive de PV vers le sud (Massacand et al., 2001). La transition extratropicale d’un cyclone tropical peut aussi intensifier l’onde de Rossby (Pantillon et al., 2014). Ces anomalies sont aussi souvent accompagnées d’un jet de moyennes latitudes puissant sur le côté ouest de l’anomalie de PV. Un détachement de l’anomalie de PV peut aussi avoir lieu et former des contours de courants fermés, par déferlement de l’onde de Rossby. On peut noter que la situation est assez similaire pour les événements en Méditerranée Est, mais dans ce cas le jet des moyennes latitudes vient fusionner avec le jet subtropical au sud de l’anomalie de PV (Raveh-Rubin and Wernli, 2015).

Table des matières

1 Introduction
1.1 Le climat Méditerranéen
1.2 Les précipitations intenses en Méditerranée nord-occidentale
1.2.1 Risques
1.2.2 Les conditions synoptiques
1.2.3 Les processus de méso-échelle et échelle convective
1.3 Sensibilité des précipitations intenses à la SST
1.3.1 Origine de l’humidité
1.3.2 Effets dynamiques de la SST sur l’atmosphère à mésoéchelle
1.3.3 Effet des interactions air-mer haute fréquence sur les HPEs
1.3.4 Effets d’une modulation de la SST sur les précipitations intenses en Méditerranée nord-occidentale
1.4 Positionnement de la thèse
1.4.1 Étude préliminaire
1.4.2 Annonce du plan
2 Outils
2.1 HyMeX
2.2 MED-CORDEX
2.2.1 MORCE
2.2.2 Paramétrisation de la convection
2.2.3 Paramétrisation de la couche limite et de la couche de surface
3 Cas d’étude : le 19 sept. 1996 dans les Cévennes
3.1 Introduction
3.2 19 September 1996 in the RCM
3.2.1 Representation of the intense precipitation event
3.2.2 Ocean surface pre-conditionning
3.3 Northeastward shift of precipitation
3.3.1 Attribution of the precipitation shift : long-term vs. submonthly SST differences
3.3.2 A shift in the wind induces the change in precipitation
3.4 Three explanations of the wind shift
3.4.1 A surface pressure anomaly leads to an anticyclonic shift in the wind
3.4.2 Enhancement of the blocking by the Alps
3.4.3 Stabilisation of the cold front : northward anomaly
3.5 Conclusion
4 Conclusion

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