Evolution des précipitations depuis 1864 - HYDROmaps
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B: Eau dans l’atmosphère 1/5
Evolution des précipitations depuis 1864
Résumé
Les présentes cartes montrent la répartition des précipitations en Suisse depuis 1864 en indiquant aussi
bien les sommes annuelles, saisonnières et mensuelles des différentes années que les normales calculées
sur de longues périodes. Les précipitations sont disponibles à la fois sous forme de valeurs matricielles et
sous forme de moyennes régionales pour les bassins versants de 100 km2 et plus. Pour ces derniers, il est
possible de générer des séries chronologiques montrant les variations sur les 150 dernières années.
Auteurs: Francesco A. Isotta1 , Christoph Frei1 , Michael Begert1
1 Office fédéral de météorologie et de climatologie MétéoSuisse, Operation Center 1, 8058 Zurich-Aéroport
1 Introduction 2 Données et méthodologie
Les cartes présentées sont fondées sur des analyses Les méthodes d’analyse, les résultats des mesures
spatiales des précipitations couvrant une période de sous-jacents et les sources d’erreur sont décrits en
plus de 150 ans et affichant une grande cohérence détail dans [1]. Voici un bref résumé des principaux
temporelle (voir chapitre 2 pour plus de détails). Elles points : les analyses réalisées pour l’Atlas hydrolo-
peuvent être utilisées pour étudier les variations à long gique sont basées sur une combinaison de longues sé-
terme des précipitations à l’échelle régionale et quanti- ries chronologiques homogènes et de cartes à haute
fier l’ampleur des changements affectant le régime des résolution des précipitations mensuelles sur une courte
précipitations. Ces jeux de données inédits permettent période (les deux de MétéoSuisse) :
une comparaison directe des précipitations actuelles • Séries chronologiques homogénéisées des sta-
avec celles des périodes antérieures. Les artefacts qui tions [2] : pour garantir une cohérence maximale
apparaissent dans les jeux de données conventionnels dans le temps, seules les séries disponibles
en raison de la forte variation du nombre de stations sans interruption pendant toute la durée de la
de mesure et de l’évolution des conditions de me- période considérée sont prises en compte. L’ho-
sure dans le temps sont évités. Les cartes permettent mogénéisation de ces séries a nécessité des
de suivre l’évolution des précipitations en Suisse de- analyses approfondies afin d’enregistrer et de
puis le début des mesures systématiques en 1864 corriger les effets des déplacements de stations
sur la base des quantités annuelles, saisonnières et ou des modifications apportées aux instruments
mensuelles. Ces données sont disponibles à la fois de mesure.
sous forme de valeurs matricielles et sous forme de
moyennes régionales pour les bassins versants de • Jeu de données matricielles mensuelles à haute
100 km2 et plus. Pour ces derniers, il est également résolution spatiale : ce jeu de données corres-
possible de générer des séries chronologiques qui pond à l’analyse spatiale opérationnelle des pré-
rendent compte des variations des précipitations men- cipitations de MétéoSuisse. Il est disponible à
suelles ou annuelles au cours des 50 à 150 dernières partir de 1961 et repose sur un réseau géogra-
années. phiquement dense d’environ 400 stations (voir
Les informations contenues dans l’Atlas hydrologique [3]). C’est à partir de ce jeu de données que la
proviennent de trois jeux de données de longueurs carte « B01 Hauteurs moyennes des précipita-
Texte expliquant ©Atlas hydrologique de la Suisse, Berne 2020 – 1
variables, qui débutent à des moments différents (en tions » de l’Atlas hydrologique de la Suisse a été
1864, 1901 et 1961). Ces jeux de données diffèrent établie.
en particulier par le nombre de stations utilisées pour Le nombre limité de stations de mesure disposant de
modéliser la répartition des précipitations sur le ter- très longues séries de mesures tout en répondant à
ritoire (cf. figure 1). Le jeu de données commençant des exigences de qualité élevées ainsi que la topogra-
en 1961 comprend la plupart des stations et est donc phie complexe de la Suisse nécessitent une méthodo-
moins entaché d’incertitudes que les autres, notam- logie appropriée. Une méthode statistique de reconsti-
ment dans la région alpine. Pour les deux jeux de tution RSOI (« Reduced Space Optimal Interpolation »
données plus longs, la résolution spatiale est plus [4]) déjà appliquée par divers auteurs [5] [6] [7] a été
faible (échelle plus grossière) en raison du nombre re- utilisée. Celle-ci combine de longues séries chronolo-
lativement limité de stations. Par conséquent, pour la giques avec des informations statistiques provenant
période 1864–2017, les moyennes régionales ne sont d’un jeu de données matricielles plus court, à haute
indiquées que pour les bassins versants de plus de résolution. Cette combinaison permet de représenter
1250 km2 ; en revanche, pour la période 1901–2017, les détails spatiaux avec une résolution supérieure
elles sont aussi indiquées pour les bassins versants à celle qu’il serait possible d’obtenir avec les seules
de plus de 500 km2 et, pour la période commençant stations de mesure à long terme. Le jeu de données
en 1961, pour ceux dépassant 100 km2 . Les jeux de matricielles à haute résolution est employé pour ef-
données originaux sont disponibles auprès de Météo- fectuer une analyse en composantes principales en
Suisse (https://www.meteosuisse.admin.ch). vue de déterminer les modes de variabilité dominants
www.atlashydrologique.ch
2/5 – B: Eau dans l’atmosphère
(espace réduit). La méthode estime ensuite un modèle mensuelles et de faire apparaître leur répartition à pe-
linéaire entre une partie des composantes principales tite échelle, qui n’auraient pas pu être rendues à l’aide
et les données à long terme, de sorte que l’erreur de la seule configuration des stations [1]. La figure 1
de reconstitution prévue est minimisée (interpolation montre les précipitations relevées en février 1970 à
optimale). titre d’exemple pour la reconstitution des précipitations
mensuelles. Tant la répartition spatiale des précipita-
3 Précision et interprétation tions que leurs quantités y sont très bien reproduites,
même avec le jeu de données commençant en 1864,
Pour l’interprétation, il importe de prendre en considé- qui ne comprend que 17 stations.
ration les points suivants : La cohérence temporelle de ces trois jeux de données
• La résolution spatiale des deux longues séries permet d’analyser les tendances. Ces analyses ré-
de données est nettement limitée par rapport vèlent que, dans la plupart des cas, aucune tendance
à celle d’un jeu de données matricielles basé statistiquement significative ne s’observe en Suisse
sur des centaines de stations. Les champs co- pour les précipitations, ou alors que les tendances
hérents dans le temps qui sont présentés ici ne qui pourraient se dégager sont masquées par des
remplacent donc pas un jeu de données matri- variations à court terme (état en 2017). Il existe une
cielles à haute résolution ; ils le complètent et exception dans la période la plus longue (à partir de
permettent des applications répondant à d’autres 1864) : au cours de ces années, les précipitations hi-
besoins (p. ex. de longues séries chronologiques vernales ont augmenté sur une grande partie du nord
avec une grande cohérence temporelle). de la Suisse et en Valais, ce qui s’exprime également
par une augmentation des précipitations annuelles
• Les erreurs typiques atteignent environ 10%
dans le nord-est de la Suisse. Les valeurs se sont
pour les précipitations mensuelles. Les erreurs
élevées de 1 à 3% tous les 10 ans (voir figure 2).
varient selon la région et le jeu de données sé-
Les cartes présentées dans l’Atlas hydrologique de
lectionné. Le jeu de données le plus long (1864–
la Suisse montrent de manière saisissante la grande
2017) est basé sur seulement 17 stations de
variabilité des précipitations d’année en année. Cette
mesure, ce qui rend les reconstitutions incer-
variabilité est toutefois plus ou moins marquée selon
taines, surtout dans les Alpes (tout particulière-
les régions, comme l’atteste la figure 3. Pour chaque
ment en Valais et dans le nord du Tessin). Pour
point de grille, elle représente la différence entre le
des analyses plus poussées, il est recommandé
95e e et le centile de toutes les sommes annuelles de la
d’utiliser le jeu de données le plus court cou-
période allant de 1864 à 2017. La marge de fluctuation
vrant l’ensemble de la période requise. Il faudrait
représentée est relative, normalisée par la médiane.
éviter de comparer des informations provenant
Au Tessin, l’écart interquantile atteint environ 65%
de jeux de données différents, car la cohérence
de la médiane, ce qui rend compte des fluctuations
temporelle n’est plus garantie.
considérables entre les années. En revanche, l’écart
• En ce qui concerne les jeux de données matri- interquantile sur le versant nord des Alpes n’est que
cielles, il faut tenir compte de trois types d’er- d’environ 4%.
reurs de mesure :
1. l’erreur de mesure systématique, c’est-à-
dire la sous-estimation des précipitations, 5 Exemple d’application
qui varie dans le temps et l’espace en fonc- Sur la plateforme de données et d’analyse, il est poss-
tion du vent et des chutes de neige ; ible d’afficher la répartition des précipitations men-
2. les erreurs de mesure accidentelles dues suelles, saisonnières et annuelles sur le territoire de la
au manque de précision des mesures, à la Suisse pour n’importe quelle année à partir de 1864.
défaillance des instruments ou à des pro- La carte représente à chaque fois le jeu de données
blèmes de transmission, dont certaines ont basé sur le réseau de stations de mesure le plus
toutefois été corrigées par des contrôles de dense. Pour la période commençant en 1901, seuls
qualité ; deux jeux de données fournissent des informations
3. les erreurs d’interpolation, qui diminuent sur la répartition spatiale des précipitations. A partir de
généralement à mesure que la surface du 1961, on peut compter sur les trois jeux de données.
bassin versant et la densité du réseau de Il suffit d’un clic sur l’un des exutoires représentés par
mesure augmentent. Les épisodes de préci- un point bleu pour afficher le bassin versant correspon-
pitations intenses ont également tendance dant et faire apparaître en couleur la valeur moyenne
à être sous-estimés, alors que les épisodes des précipitations pour la carte ouverte. Le régime
de faibles précipitations sont souvent sur- des précipitations et les séries chronologiques des
estimés. moyennes régionales peuvent aussi être consultés.
Pour les petits bassins versants d’au moins 100 km2 ,
des moyennes régionales sont disponibles pour la pé-
4 Résultats riode commençant en 1961. Pour les bassins de plus
Des analyses détaillées prouvent que cette méthode de 500 km2 , ces valeurs sont également fournies pour
permet de reconstituer avec succès les précipitations la période débutant en 1901. Des moyennes régio-
Evolution des précipitations depuis 1864 – 3/5
Figure 1. Exemple de reconstitution des précipitations de février 1970 [mm/mois]. Le jeu de données matricielles
à haute résolution (en haut à gauche, voir chapitre 2) et les trois reconstitutions à long terme 1961–2017 (basée
sur 400 stations), 1901–2017 (69 stations) et 1864–2017 (17 stations). Les mesures des stations utilisées dans
chaque analyse sont symbolisées par un cercle.
www.atlashydrologique.ch4/5 – B: Eau dans l’atmosphère Figure 2. Tendance linéaire des précipitations annuelles et saisonnières de la période 1864–2017 en pourcentage par décennie par rapport à la moyenne annuelle, respectivement à la moyenne saisonnière, de la période 1981–2010. Les régions sans tendances statistiquement significatives sont tramées (niveau de signification 5%, voir [1] pour plus de détails). Les tendances observées aux stations ayant de longues séries de mesures sont représentées par des points de couleur.
Evolution des précipitations depuis 1864 – 5/5
[4] Kaplan, A., Kushnir, Y., Cane, M. et Blumenthal,
M. (1997). Reduced space optimal analysis for
historical data sets: 136 years of Atlantic sea
surface temperatures. In : Journal of Geophysical
Research 102.C13. https : / / agupubs . onl
inelibrary . wiley . com / doi / 10 . 1029 /
97JC01734, p. 27835–27860.
[5] Schmidli, J., Schmutz, C., Frei, C., Wanner, H. et
Schär, C. (2002). Mesoscale precipitation variabi-
lity in the region of the European Alps during the
20th century. In : International Journal of Climato-
logy 22.9. https://rmets.onlinelibrary.
wiley.com/doi/abs/10.1002/joc.769,
p. 1049–1074. DOI : 10.1002/joc.769.
[6] Schiemann, R., Liniger, M. et Frei, C. (2010). Re-
Figure 3. Ecart interquantile relatif, défini comme la duced space optimal interpolation of daily rain
différence entre le 95e et le 5e centile de toutes les gauge precipitation in Switzerland. In : Journal of
sommes annuelles de la période 1864–2017, divisée Geophysical Research 115.D14. https://agu
par la médiane. pubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.
1029 / 2009JD013047. DOI : DOI : 10 . 1029 /
2009JD013047.
nales provenant des trois jeux de données et couvrant [7] Masson, D. et Frei, C. (2016). Long-term varia-
donc l’ensemble de la période depuis 1864 sont uni- tions and trends of mesoscale precipitation in the
quement proposées pour les très grands bassins d’au Alps: recalculation and update for 1901–2008.
moins 1250 km2 . In : International Journal of Climatology 36.1.
https : / / rmets . onlinelibrary . wiley .
com/doi/full/10.1002/joc.4343, p. 492–
6 Versions 500. DOI : 10.1002/joc.4343.
Tableau 1. Versions
Version Description
v1.0 (2017) État des données 2020
Références
[1] Isotta, F. et Frei, C. (2019). Long-term consistent
monthly temperature and precipitation grid data-
sets for Switzerland over the past 150 years. In :
Journal of Geophysical Research-Atmospheres
124.7. https://doi.org/10.1029/2018JD
029910, p. 3783–3799. DOI : 10.1029/2018J
D029910.
[2] Begert, M., Schlegel, T. et Kirchhofer, W. (2005).
Homogeneous temperature and precipitation se-
ries of Switzerland from 1864 to 2000. In : Inter-
national Journal of Climatology 25.1. https://
rmets . onlinelibrary . wiley . com / doi /
pdf / 10 . 1002 / joc . 1118, p. 65–80. DOI :
10.1002/joc.1118.
[3] Frei, C., Schöll, R., Fukutome, S., Schmidli,
J. et Vidale, P. (2006). Future change of
precipitation extremes in Europe: An in-
tercomparison of scenarios from regional
climate models. In : Journal of Geophysical
Research-Atmospheres 111.D06105. https :
/ / agupubs . onlinelibrary . wiley . com /
doi / abs / 10 . 1029 / 2005JD005965. DOI :
10.1029/2005JD005965.
www.atlashydrologique.chVous pouvez aussi lire
