HyMex : une campagne de mesures pour mieux prévoir les évènements extrêmes du pourtour méditerranéen

Communiqué de presse

Coordonné par le CNRS et Météo-France, le programme international de recherche HyMeX vise à améliorer la compréhension du cycle de l’eau en Méditerranée afin notamment d’améliorer la prévision des risques hydrométéorologiques (pluies intenses et crues rapides, vents violents, sécheresses), qui provoquent de façon récurrente d’importants dégâts sur tout le pourtour méditerranéen. Il rassemble près de 400 scientifiques d’une vingtaine de pays. La première campagne de mesures intensives débutera le 5 septembre 2012. Jusqu’au 6 novembre, près de 200 moyens d’observation (avions, bateaux, radars…) seront déployés dans les airs, la mer et sur terre pour collecter le maximum de données sur toute la Méditerranée nord-occidentale, en France, en Italie et en Espagne.

Les pays du pourtour méditerranéen sont régulièrement confrontés en automne à des épisodes de fortes pluies et à des crues rapides qui mettent en danger les populations et peuvent occasionner de très importants dommages matériels. Le Midi de la France est fréquemment affecté par ces crues : on se souvient notamment des inondations qui avaient touché Vaison-la-Romaine (Vaucluse) en septembre 1992, le Gard en septembre 2002, ou encore le Var en juin 2010. L'Italie, l'Espagne et les pays d'Afrique du Nord connaissent le même phénomène. Le bassin méditerranéen est de plus une région clé sur le plan climatique. Dans son dernier rapport (2007), le GIEC( 1 ) indique qu’il pourrait connaître une recrudescence des épisodes de sécheresses dans les décennies à venir. La fréquence des phénomènes hydrométéorologiques violents pourrait aussi augmenter. Du fait de la forte urbanisation et de la rareté en eau potable( 2 ), ces changements pourraient avoir des conséquences environnementales, sociétales, économiques et politiques considérables.

Dans ce contexte, une bonne anticipation des évènements hydrométéorologiques extrêmes apparaît cruciale. À ce jour, la simulation de leur évolution à différentes échelles de temps (de la journée au siècle) reste limitée. Les scientifiques manquent en effet de données d’observation et leur compréhension des processus et interactions entre l’atmosphère, la mer et les surfaces continentales demeure partielle. En associant un très vaste programme d’observation à des travaux de modélisation, le programme HyMeX a pour ambition de progresser dans ces domaines. Pour décrypter le cycle de l’eau en Méditerranée, près de 400 scientifiques issus d’une vingtaine de pays( 3 ), et spécialisés dans les domaines des sciences de l’atmosphère, de l’océanographie, de l’hydrologie continentale et des sciences humaines et sociales, ainsi que des acteurs opérationnels comme les services météorologiques et hydrologiques participent au programme HyMeX.

Lancé en 2010, HyMeX va se poursuivre jusqu’en 2020. La première campagne de mesures intensives se déroulera du 5 septembre au 6 novembre 2012. Une vaste panoplie de moyens d’observation sera déployée en Méditerranée nord-occidentale : mesures aéroportées, radiosondages, ballons dérivants, mesures océaniques à partir de bateaux, gliders et bouées dérivantes. En parallèle les mesures depuis le sol seront renforcées sur huit sites en France, en Italie et en Espagne grâce à la mise en place d'instruments de mesures atmosphériques et hydrologiques (radars, lidars, profileurs de vent, radiomètres, détecteurs de foudre…). Une deuxième campagne, prévue du 1^er février au 15 mars 2013 dans le Golfe du Lion, sera axée sur la formation des eaux denses en mer Méditerranée.

D’une envergure sans précédent en Méditerranée nord-occidentale, cette première campagne permettra d’engranger des données, notamment sur les zones encore peu couvertes. Ces nouvelles données contribueront à affiner la représentation des processus dans les modèles climatiques et de prévision, mais aussi à améliorer l’utilisation des données d'observation dans ces modèles. Cette campagne de l’automne 2012 sera également un banc d’essai pour tester de nouveaux systèmes de prévision météorologique.

HyMeX s'inscrit dans le programme interdisciplinaire MISTRALS( 4 ), dédié à la compréhension du fonctionnement du bassin Méditerranéen.

Le programme HyMeX est financé en France par le CNRS, Météo-France, le CNES, Irstea, l'Inra, le programme blanc de l’ANR et la collectivité territoriale de Corse. Il bénéficie également de soutiens européens et internationaux.

Autres partenaires français : IRD, IFSTARR, IFREMER, IGN, BRGM, CEA, ONERA, Mercator-Océan, Météorage, Universités d'Aix-Marseille, Avignon, Clermont-Ferrand, Corse, Grenoble, Littoral Côte d'Opale, Montpellier, Nice Sophia-Antipolis, Perpignan, Pierre et Marie Curie, Polynésie Française, Sud Toulon-Var, Toulouse, Versailles-Saint Quentin ainsi que l’Ecole des Mines d'Alès, INP Toulouse, Grenoble INP et l'École nationale supérieure des techniques avancées.

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Notes : 

1. Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat
2. La moitié de la population mondiale pauvre souffrant de pénurie d'eau habite sur le pourtour du bassin Méditerranéen.
3. Notamment la France, l’Italie, l’Espagne, l’Allemagne, l’Algérie, l’Autriche, la Croatie, la Grèce, la Hongrie, le Maroc, les États-Unis, Israël, les Pays-Bas, le Royaume-Uni, la Serbie, la Suisse, la Tunisie et la Turquie.
4. MISTRALS rassemble actuellement 13 partenaires : CNRS, IRD, Ademe, BRGM, CEA, Cirad, Irstea, CNES, Ifremer, IFP, Inra, IRSN, Météo-France.

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Les intervenants

• Véronique Ducrocq est chercheur à Météo-France. Elle dirige depuis 2009 le groupe de recherche en météorologie de moyenne échelle au Centre national de recherches météorologiques (GAME/CNRM, Météo-France / CNRS). Elle est à l'initiative du programme HyMeX qu'elle coordonne avec Philippe Drobinski. Depuis le début de sa carrière, ses recherches ont porté sur la dynamique des orages des latitudes tempérées et leur prévisibilité. Les évènements de pluie intense et crues rapides en Méditerranée sont au cœur de ses travaux. Elle a notamment étudié tous les évènements majeurs qui sont survenus dans le sud de la France ces dernières années et mis en évidence différents mécanismes de formation des systèmes fortement "précipitants". À travers son expertise en modélisation atmosphérique et assimilation de données, elle contribue aux avancées des modèles de prévision numérique du temps de Météo-France. Elle est membre du comité scientifique international du Programme de recherche sur la prévision du temps de l'Organisation mondiale de la météorologie.

• Philippe Drobinski est directeur de recherche au CNRS au Laboratoire de météorologie dynamique (LMD/IPSL( 1 ), CNRS / École Polytechnique / ENS / UPMC) et professeur chargé de cours à l’École Polytechnique. Ses travaux de recherche portent sur l'étude des processus dynamiques de la couche limite atmosphérique, de leur variabilité et évolution dans un contexte de changement climatique. Il est auteur ou co-auteur de plus de 90 articles dans des revues internationales et de chapitres d’ouvrages. Il est responsable du pôle "Climats et environnements régionaux" au sein de l’IPSL et coordonne au niveau international le projet HyMeX avec Véronique Ducrocq. 

• Herlé Mercier est directeur de recherche au CNRS. Il travaille au Laboratoire de physique des océans (LPO/IUEM, CNRS / Ifremer / IRD / UBO). Ses recherches portent essentiellement sur l’observation de la variabilité des masses d’eau en Atlantique Nord, son principal objectif étant d’expliquer ces phénomènes afin d’espérer mieux les prédire. Elles s’inscrivent dans le projet international CLIVAR( 2 ) qui étudie la variabilité naturelle du climat et les changements dus à l'activité humaine. Herlé Mercier participe régulièrement à des campagnes sur le terrain. Il préside le comité d’évaluation du programme interdisciplinaire MISTRALS( 3 ) dans le domaine de l’océan-atmosphère. 

• Isabelle Taupier-Letage est chargée de recherche au CNRS à l’Institut méditerranéen d’océanologie (MIO/PYTHÉAS, Aix-Marseille Université / CNRS / IRD / Université du Sud Toulon-Var). Océanographe, elle participe à la révision des schémas de circulation des masses d’eau en Méditerranée. Elle s’intéresse en particulier à l’impact des tourbillons du courant algérien et du courant libyo-égyptien. Elle supervise des programmes d’acquisition de mesures temporelles de température et de salinité, l’objectif étant d’établir l’évolution à long terme des masses d’eau en Méditerranée. Dans le cadre d’HyMeX, elle coordonne les moyens déployés à la mer.

•  Guy Delrieu est directeur de recherche au CNRS. Il travaille au Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE/OSUG, CNRS / Grenoble INP / IRD / UJF). Ce docteur-ingénieur en sciences de l'eau s'intéresse à l'étude de la variabilité spatiotemporelle des pluies intenses et à leur impact sur les hydrosystèmes montagneux et/ou urbains. En particulier, il a été l'un des investigateurs français sur l'utilisation du radar météorologique pour les applications en hydrométéorologie et en hydrologie. Il co-coordonne l'Observatoire hydrométéorologique méditerranéen Cévennes-Vivarais (OHM-CV) qui fédère en France les compétences pluridisciplinaires de douze équipes de recherche sur les pluies intenses et les crues-éclairs méditerranéennes. L'OHM-CV est l'un des piliers de la stratégie d'observation d'HyMeX : un système d'observation spécifique, fondé sur des emboîtements de bassins versants, a été mis en place dans les Cévennes. De plus, une méthodologie de retours d'expérience a été développée au cours de ces dernières années. Elle sera mise en œuvre pendant la période d’observations renforcées (EOP) d'HyMeX afin de maximiser la collecte d'informations "hydrosociologiques" sur les événements extrêmes, là où ils se produisent, et non seulement là où nous disposons de systèmes d'observation riches.

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Notes : 

1. Institut Pierre-Simon Laplace
2. Le programme CLIVAR a été créé en 1995 par le Programme mondial de recherche sur le climat.
3. MISTRALS  est un programme dédié à la compréhension du fonctionnement du bassin Méditerranéen au sein duquel s’inscrit HyMeX.
   rassemble actuellement 13 partenaires : CNRS, IRD, Ademe, BRGM, CEA, Cirad, Irstea, CNES, Ifremer, IFP, Inra, IRSN et Météo-France.

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Contacts :

• Véronique Ducrocq, GAME/CNRM
  veronique.ducrocq@meteo.fr , 05 61 07 96 02
• Philippe Drobinski, LMD/IPSL
  philippe.drobinski@lmd.polytechnique.fr , 01.69.33.51.42
• Herlé Mercier, LPO/IUEM
  herle@ifremer.fr , 02 98 22 42 86
• Isabelle Taupier-Letage, MIO/PYTHÉAS
  itaupier@ifremer.fr , 04 94 30 49 13
• Guy Delrieu, LTHE/OSUG
  guy.delrieu@ujf-grenoble.fr , 04 76 82 50 53

Pourquoi s’intéresser à la Méditerranée ?

Une région soumise à des aléas hydrométéorologiques extrêmes, difficiles à prévoir

La Méditerranée est une mer presque fermée, dont le pourtour présente un relief marqué. Ces singularités sont propices au développement d’évènements extrêmes (pluies intenses et crues, vents violents, sécheresses) dont les conséquences sont aggravées par l’augmentation de l’urbanisation du littoral. À titre d’exemple, les inondations d’Alger de novembre 2001 ont fait plus de 800 morts et celles du Gard de septembre 2002, 24 victimes ainsi qu'1,2 milliard d’euros de dommages.

À ce jour, la capacité de prévision de ces évènements hydrométéorologiques et la simulation de leur évolution avec le changement climatique restent limitées. Les scientifiques manquent en effet de données d’observation et leur compréhension des processus et interactions entre l’atmosphère, la mer et les surfaces continentales lors de ces évènements, demeure partielle.

Un hot-spot du changement climatique

Une région est qualifiée de "hot-spot" du changement climatique lorsque les effets attendus de ce changement sont particulièrement marqués ou bien que ses impacts sur l'environnement ou différents secteurs d'activité risquent d’être très prononcés.

La Méditerranée cumule ces deux caractéristiques. Les modèles climatiques s'accordent sur un assèchement et un réchauffement futurs importants à l’échelle du bassin. Le nombre et la durée des vagues de chaleur et des sécheresses pourraient ainsi augmenter dans les décennies à venir. Ces évolutions exerceront une pression forte sur les ressources en eau, déjà durement sollicitées : le pourtour méditerranéen regroupe aujourd’hui plus de la moitié de la population mondiale qualifiée de "pauvre en eau'. Les scientifiques estiment aussi que le changement climatique modifiera la circulation océanique en Méditerranée et plus particulièrement la formation d'eaux denses, moteurs de cette circulation. Les eaux denses se forment sous l'effet des coups de vent répétés (mistral et tramontane dans le golfe du Lion) : à cause du brassage éolien, les eaux en surface deviennent plus froides et leur salinité augmente par évaporation. À la fin de l'hiver, ces eaux de surface plus denses peuvent plonger jusqu'au fond de la mer, et y apporter de l’oxygène, alors que les substances nutritives, abondantes dans le fond, sont remontées vers la surface. Ce phénomène, dont l'occurrence et l'amplitude sont très variables d'une année sur l'autre, influence largement la dynamique des écosystèmes marins, la chaîne alimentaire marine et les ressources de pêche. Celles-ci pourraient donc être significativement impactées par le changement climatique.

La Méditerranée figure parmi les "hot-spots" du changement climatique les plus marqués au monde. Mais les effets du changement climatique à l’échelle locale y sont encore mal décrits, notamment en raison d’une représentation parcellaire des processus et des interactions mis en jeu dans les modèles climatiques.

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L'essentiel sur HyMex

Lancé en 2010, le programme HyMeX se poursuivra jusqu’en 2020. Il cherche à améliorer la compréhension et la modélisation du cycle de l'eau en Méditerranée, avec un intérêt particulier pour les évènements hydrométéorologiques intenses qui touchent le pourtour méditerranéen.

Pour progresser sur ces questions, la stratégie d’HyMeX est d’observer et de modéliser le système atmosphère / mer / surfaces continentales ainsi que sa variabilité à des échelles de temps allant de quelques heures à plusieurs années.

Une stratégie d'observations multi-échelles…

Le programme HyMeX repose sur un vaste volet d’observations simultanées de l’atmosphère, de la mer et des surfaces continentales, qui se décline en trois phases :

• Une longue période d’observation (LOP) sur tout le bassin méditerranéen, qui a débuté en 2010 et se poursuivra jusqu’en 2020. Elle vise à étudier la variabilité saisonnière et annuelle des évènements hydrométéorologiques et à réaliser des bilans sur le transport et les transformations (évaporation, condensation) de l'eau. Les données des réseaux opérationnels d'observation et des observatoires de recherche existants répartis sur tout le bassin sont collectées et mises à disposition des scientifiques. Des mesures sont aussi effectuées régulièrement afin d'assurer un suivi sur les dix ans des caractéristiques de la mer Méditerranée et des surfaces continentales (végétation, débits…).
• Une période d'observations renforcées (EOP) dans trois régions (bassin nord-occidental, bassin sud-oriental, mer Adriatique). Elle consiste à renforcer par des mesures spécifiques les réseaux opérationnels et de recherche existants. Par exemple, des observations sont effectuées depuis des navires marchands et des bassins versants sont instrumentés (notamment sur le Gard et l’Ardèche). L’objectif est d’étudier le bilan d’eau et certains processus couplés atmosphère / mer / surfaces continentales susceptibles de jouer un rôle important dans la formation de phénomènes hydrométéorologiques extrêmes. Ces observations sont collectées depuis septembre 2011 et se poursuivront jusqu’en août 2015, avec un renfort de moyens déployés de septembre 2012 à novembre 2013.
• Enfin, le cœur du dispositif HyMeX : deux périodes d'observations spéciales (SOP) dans le bassin nord-occidental de plusieurs semaines chacune. Cette zone présente l’avantage de regrouper la majorité des objets d’étude d’HyMeX : pluies intenses et crues rapides (fréquentes sur les Cévennes mais susceptibles d’affecter toutes les régions de l’arc méditerranéen), vents forts et convection océanique (golfe du Lion), grand fleuve (Rhône) et rivières coulant par intermittence (nombreuses notamment dans les Cévennes), etc. Ces deux campagnes sont dédiées essentiellement à des études de processus qui requièrent le déploiement d'instruments de recherche spécifiques, embarqués à bord d'avions, de bateaux, de ballons, etc. La première, organisée du 5 septembre au 6 novembre 2012, s’intéressera aux évènements de pluies intenses et aux crues rapides. La seconde, prévue du 1^er février au 15 mars 2013, sera axée sur la formation d'eaux denses dans le Golfe du Lion sous l'effet des vents régionaux comme le mistral et la tramontane.

… pour mieux prévoir les épisodes hydrométéorologiques extrêmes et mieux les modéliser

Une des originalités d’HyMeX est de s’intéresser simultanément à l’atmosphère, à la mer et aux surfaces continentales. Les données récoltées pendant les différentes périodes de mesures seront utilisées pour affiner la représentation des processus couplés aussi bien dans les modèles de prévision du temps que dans les modèles climatiques régionaux et pour les valider. Améliorer cette représentation est indispensable pour mieux prévoir les évènements hydrométéorologiques extrêmes et l’évolution du cycle de l’eau aux échelles saisonnières, annuelles et décennales, dans le cadre du changement climatique.

La campagne de l’automne 2012 sera l'occasion d’évaluer la pertinence d’utiliser dans les modèles de nouvelles données, issues d’instruments de recherche comme les lidars( 1 ) ou des réseaux opérationnels radar (par exemple, des données qui permettent de distinguer la grêle de la pluie ou de la neige). Les scientifiques s’intéresseront plus particulièrement aux zones où les observations intégrées dans les modèles sont actuellement moins nombreuses : la mer ainsi que les zones nuageuses et précipitantes.

De nouvelles simulations climatiques régionalisées (résolution 50 km ou plus fine), tenant compte des interactions atmosphère / mer / surfaces continentales, seront réalisées à partir des simulations globales (résolution typique de 200 ou 300 km) remises au GIEC en février 2012. Les simulations régionalisées sont essentielles pour étudier les impacts du changement climatique à l’échelle locale et construire des stratégies d’adaptation. Dans le cadre d’HyMeX, elles seront utilisées pour estimer plus finement l’évolution des débits extrêmes (crues, étiage( 2 )) en Méditerranée et des ressources en eau à l’échelle régionale. Elles seront aussi mises à disposition de la communauté scientifique pour des études d’impact et d’adaptation, notamment des écosystèmes marins et terrestres.

Cette première période d'observations intensives (SOP) constituera aussi un banc d'essais pour de futurs systèmes de prévision, comme le système de prévision d’ensemble Arome de Météo-France. Météo-France utilise pour ses prévisions deux techniques, la prévision déterministe et la prévision d’ensemble. La prévision déterministe consiste à établir, à partir des observations, une simulation numérique des conditions météorologiques à venir. Mais les observations et le modèle ne sont pas parfaits (erreurs de mesure, zones sans données, hypothèses de modélisation...). La prévision d’ensemble permet de tenir compte de ces imperfections. Le temps prévu n’est plus décrit par une seule simulation, mais par plusieurs. Au lieu d’un seul scénario obtenu avec la prévision déterministe, les prévisionnistes disposent donc d’une palette de scénarios possibles. Aujourd’hui, Météo-France réalise des prévisions déterministes avec ses trois modèles Arpège, Aladin et Arome (voir encart), et des prévisions d’ensemble uniquement avec Arpège. À l'horizon de 2015, le prévisionniste devrait disposer aussi de prévisions d'ensemble avec le modèle Arome, dont la maille est beaucoup plus fine. La campagne HyMeX permettra de tester et d’évaluer l’apport de cette version d’Arome pour la prévision des évènements de pluie intense, notamment en termes de localisation et d’évaluation de l’intensité des phénomènes. Les prévisions d’ensemble Arome alimenteront également les modèles hydrologiques afin d’estimer leur apport pour prévoir des crues sur les bassins des Cévennes et du Var.

… pour mieux connaître les facteurs de vulnérabilité et construire des stratégies d'adaptation au changement climatique

Dans le cadre du programme d’observation à long terme (LOP), des retours d’expériences hydrologiques et sociologiques seront conduits au moins une fois par an après un évènement de crue majeure. Les études menées lors des années passées ont concerné la crue du Var en juin 2010 et les inondations dans la région de Cinque Terre en Italie en octobre 2011.
Les retours d’expériences hydrologiques reposent sur des enquêtes de terrain après l’évènement (laisses de crue( 3 ), témoignages…) couplées à de la modélisation hydrologique pour estimer de façon détaillée la hauteur et le débit du cours d’eau en crue.
Ces informations sont essentielles pour mener les retours d’expérience sociologiques qui, sur la base d’entretiens, visent à analyser le comportement des individus, leur mobilité routière lors des épisodes intenses et la chaîne d’alerte en situation de crue. Il s’agit d’établir des diagnostics de vulnérabilité et d’adaptabilité des populations et des territoires aux perturbations hydrométéorologiques.

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Notes : 

1. Le lidar  (LIght detection and ranging) est un appareil de télédétection qui émet des ondes laser et enregistre le signal retour de ces impulsions.
2. Niveau le plus bas du débit d’un cours d’eau
3. Traces laissées par le niveau des eaux les plus hautes en cas de crue

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Focus sur la campagne de l’automne 2012

D’une envergure sans précédent en Méditerranée nord-occidentale, la première campagne d’observations spéciales (5 septembre – 6 novembre 2012) mobilisera en tout près de 300 scientifiques français, italiens, allemands, espagnols, américains, suisses, néerlandais, croates et grecs. Le déploiement des moyens d’observation sera coordonné depuis le centre des opérations localisé en France à La Grande Motte, à proximité de l’aéroport de Montpellier, où les avions de recherche français seront basés durant la campagne.

Quatre composantes du cycle de l’eau sous l’œil des instruments

Le dispositif expérimental déployé pendant cette campagne vise à étudier les quatre composantes clés de la formation des précipitations intenses et des crues rapides :

• la circulation atmosphérique au-dessus de la mer, qui transporte les masses d'air humides vers la côte et ses reliefs ;
• la mer Méditerranée, source d'humidité ;
• les systèmes orageux fortement précipitants sur le pourtour méditerranéen ;
• et au sol, les processus hydrologiques déclenchés par les précipitations orageuses.

La circulation atmosphérique au-dessus de la mer

Les flux atmosphériques au-dessus de la Méditerranée ont une influence considérable sur la formation et l’évolution des cellules orageuses sur le continent. Pour les étudier, divers instruments seront utilisés :

• des instruments de recherche (lidars vapeur d'eau et aérosols, radars profileurs de vent et radars de nuage) ont été installés en Corse et à Minorque (dans les Baléares), afin de mesurer vent, humidité et concentration en aérosols des flux marins ;
• des ballons dérivants, opérés depuis Minorque par le CNES, seront lâchés pour sonder les basses couches de l’atmosphère ;
• l’avion de recherche ATR 42, opéré par l'unité Safire( 1 ) (Météo-France / CNRS / CNES) et équipé d'un lidar mesurant le contenu en vapeur d'eau sous la trace de l'avion, effectuera des vols au-dessus de la mer ;
• des dropsondes, sondant toute la troposphère( 2 ), seront larguées depuis le Falcon 20 de Safire.

Enfin, la description de l’atmosphère à plus grande échelle sur la Méditerranée et l’Europe, fournie par les moyens opérationnels d'observation depuis le sol ou par satellite, sera renforcée par :

• l'augmentation de la fréquence des radiosondages( 3 ) opérationnels sur terre (trois à quatre par jour au lieu d’un ou deux) et depuis des navires ;
• ainsi que l'acquisition de données à bord d'avions de lignes commerciaux.

La mer

D'importants moyens seront mis en œuvre pour décrire les échanges à l'interface air – mer, l'état de la surface de la mer ainsi que les conditions en température et salinité des premiers 1 000 mètres de profondeur :

• les deux bouées fixes de Météo-France, dans le golfe du Lion et au large de Nice, ont été équipées de capteurs supplémentaires afin de mesurer plus de grandeurs atmosphériques en surface et la température et la salinité jusqu’à 200 mètres de profondeur ;
• une quinzaine de bouées dérivantes et plusieurs profileurs Argo( 4 ) sera déployée en Méditerranée occidentale ;
• un réseau de sondages océaniques sera effectué en début de campagne à partir du navire de recherche océanique Téthys II du CNRS ;
• six gliders (engins sous-marins autonomes), opérés par les scientifiques français et espagnols, réaliseront des plongées entre le pourtour nord-occidental, la Corse, les Baléares et la Sardaigne ;
• en fonction des prévisions météorologiques, un navire pourra aussi être envoyé sur zone ; des radiosondages seront lancés depuis le pont, un mât instrumenté et un houlographe mesureront les flux air-mer et l'état de la mer ; des sondages océaniques seront également réalisés ; l'avion allemand DO128, basé en Corse, et l’ATR 42 de Safire pourront être envoyés près du navire pour compléter les mesures des flux air-mer.

Les cellules orageuses

Les cellules orageuses se développant sur les huit régions (voir carte ci-dessous) les plus propices à la formation de précipitations intenses, seront observées par les radars météorologiques opérationnels et des instruments de recherche spécifiques (radars de recherche, profileurs de vent, sodar( 5 ) de vent, lidars, radiomètres détecteurs de foudre, récepteur GPS mesurant le contenu en vapeur d’eau, mât instrumenté...), déployés sur des sites répartis en France, dans le sud-est, et en Corse, ainsi qu’en Italie, dans la région de Rome et au nord-est. Ces observations permettront notamment de déterminer les caractéristiques des systèmes orageux qui produisent les pluies intenses ainsi que les conditions météorologiques dans leur voisinage immédiat. Elles seront complétées par des mesures effectuées depuis le Falcon 20 de Safire, équipé d’un radar nuage et d’un ensemble de capteurs microphysiques. Ces mesures permettront de décrire les propriétés des particules, de glace notamment, constituant les systèmes orageux et la circulation en leur sein.

Les processus hydrologiques

Les bassins versants du Gard (1 850 km²) et de l'Ardèche (2 250 km²) verront leur instrumentation renforcée, notamment les quatre sous-bassins de Valescure, Tourgueille, Avène pour le Gard et Gazel pour l'Ardèche. Les capteurs serviront à mesurer l’humidité des sols, leurs capacités à laisser s’infiltrer les précipitations, le ruissellement à la surface et les transferts latéraux d’eau sous la surface.

Le réseau opérationnel de mesures de débits sera aussi renforcé par un réseau de limnimètres (pour la mesure des hauteurs d'eau des rivières) et de mesures sans contact par radar ou caméra.

Afin de tracer l'origine des eaux dans les rivières en crue, des mesures des isotopes seront réalisées en automne par prélèvement des eaux de pluie et dans le cours d'eau.

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Notes :

1. Safire : Service des avions français pour la recherche en environnement
2. Basse couche de l’atmosphère, située entre le sol et une altitude de 8 à 16km selon la latitude et la saison
3. Un radiosondage consiste à lâcher depuis le sol un ballon équipé de capteurs qui mesurent notamment la pression, la température, l’humidité, la force et la direction du vent. L’ascension dure en général une à deux heures et permet de tracer des profils verticaux des données mesurées dans l’atmosphère.
4. Flotteurs dérivant avec la masse d’eau dans laquelle ils sont immergés, capables de mesurer la température et la salinité jusqu’à 2 000 mètres de profondeur.
5. Le sodar (Sonic detection and ranging) est un appareil de télédétection qui émet des ondes sonores et enregistre le signal retour de ces impulsions.

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Éléments de référence sur les épisodes méditerranéens

Le climat méditerranéen est caractérisé par un faible nombre annuel de jours de pluie, cachant des épisodes pluvieux relativement courts et intenses : les épisodes méditerranéens. En France, l'Ardèche, le Gard et l'Hérault sont les départements où la fréquence de ces évènements est la plus élevée. Localement, les précipitations y dépassent au moins sept fois par an les 100 l/m² et une fois par an les 200 l/m², soit environ le tiers de ce qui tombe en moyenne à Paris en un an. Le maximum de précipitations en un jour peut même dépasser les 500 l/m² (voir tableau des évènements marquants). Ces forts cumuls de précipitations peuvent tomber en seulement quelques heures, engendrant des crues rapides.

Le phénomène météorologique

Les épisodes de précipitations intenses sont principalement rencontrés à la fin de l’été et à l’automne. À cette époque, la mer est encore chaude, constituant un réservoir de vapeur d’eau et d’énergie, alors que la région subit les premières descentes d’air froid venu du nord. La présence d’air chaud et humide dans les basses couches et d’air froid plus dense en altitude rend instables les masses d’air au-dessus de la mer. En les ramenant vers les terres, les flux marins se heurtent au relief. Celui-ci les contraint à se soulever (par exemple au-dessus des Cévennes) ou les oblige à le contourner (par exemple pour les Alpes du sud, le long du littoral du Var et des Alpes maritimes), créant des zones où les flux convergent et soulèvent à leur tour les nouvelles masses d’air venues du large. En s’élevant dans l’atmosphère, la vapeur d’eau qu’elles contiennent se refroidit, engendrant des précipitations. Les flux marins apportant continuellement de nouvelles masses d’air humides et instables au-dessus des terres, des orages se déclenchent de manière répétée au même endroit entraînant de forts cumuls de pluie.

Des conséquences dévastatrices : les crues rapides

Plus de la moitié de la superficie du pourtour Méditerranéen est constituée de bassins versants dont la superficie ne dépasse pas les 2 000 km², avec des pentes prononcées dans leur partie amont notamment. Lorsque d’importantes quantités d’eau tombent sur des bassins pentus et de petite taille, la montée des eaux dans les rivières est rapide, typiquement de l’ordre de plusieurs mètres en une heure. Les vitesses d’écoulement atteignent plusieurs mètres par seconde et les débits plusieurs milliers de mètres cubes par seconde. Ces phénomènes sont appelés crues rapides ou crues éclairs, par opposition aux crues lentes ou de plaine qui affectent des cours d’eau et des bassins versants de taille plus importante, comme celui du Rhône. Les crues rapides peuvent engendrer inondations, coulées de boues, glissements de terrain, etc. Dans le cas de Vaison-La-Romaine par exemple, l'Ouvèze a vu le 22 septembre 1992 son débit multiplié par 100 par rapport à son niveau habituel. Au niveau du pont romain, les eaux sont montées d’un mètre toutes les 10 minutes au plus fort de la crue et ont finalement atteint une hauteur de 17 mètres au-dessus du niveau moyen.

Évènements marquants

Sources : Pluies extrêmes en France métropolitaine , Météo-France, Ministère du développement durable et site priim.net pour les évènements en France.

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MISTRALS : un programme interdisciplinaire d’observation et de recherche dédié à la Méditerranée

Initié en 2008, MISTRALS (Mediterranean integrated studies at regional and local scales) est un "chantier" décennal d’observations systématiques et de recherches dédié à la compréhension du fonctionnement environnemental du Bassin Méditerranéen sous la pression du changement global. Il vise à coordonner, à l’échelle du bassin méditerranéen et des contrées limitrophes, des programmes interdisciplinaires de recherche et d’étude de l’atmosphère, de l’hydrosphère, de la lithosphère, des paléo-climats, incluant l’écologie des environnements et les sciences humaines et sociales. L’objectif est de parvenir à une meilleure compréhension et maîtrise des mécanismes modelant et influençant les paysages, l’environnement et l’anthropisation de cette région du monde. A partir d’une analyse interdisciplinaire menées sur la décennie 2010-2020, il s’agit d’anticiper le comportement de ce système sur un siècle, avec pour objectif ultime de prédire l’évolution des conditions d’habitabilité dans cette écorégion, afin de répondre aux politiques publiques en matière de ressources et d’environnement, d’anticiper l’évolution des sociétés, et de préconiser les mesures d’adaptation et de mitigation qui permettraient d’optimiser celles-ci.

MISTRALS France rassemble les principaux organismes de recherches français - ADEME, BRGM, CEA, CEMAGREF, CIRAD, CNES, CNRS, IFP, IFREMER, INRA, IRD, IRSN, Météo-France -, ainsi que plusieurs universités, et a vocation à être partagé par co-construction et agrégation de thématiques nouvelles avec tous les pays méditerranéens. MISTRALS s’étend dès à présent, selon une démarche bottom-up, à d’autres pays concernés, en Europe et sur l’ensemble du Bassin Méditerranéen.

Afin d’avoir une vision intégrative du système méditerranéen, MISTRALS est fondé sur des programmes thématiques autonomes, qui matérialisent les éléments opérationnels autour desquels les observations sont réalisées et les outils de modélisation mis en œuvre. Ces programmes sont actuellement au nombre de 7, et d’autres s’apprêtent à joindre MISTRALS dans un avenir proche.

La gouvernance générale est assurée par un Comité de pilotage international et d’un Comité de pilotage interorganisme, qui valident les directions scientifiques générales de chaque programme thématique et procurent un fond de roulement financier.
La direction scientifique et exécutive est assurée par un management bi-partite, pour une période de 4 ans. Elle est actuellement assurée conjointement par le CNRS et l’IRD.

Des comités de suivis et d’évaluation encadrent les actions de chaque programme.
Plus de 1000 scientifiques de presque tous les pays du pourtour méditerranéen et européens sont, à l’heure actuelle, impliqués dans le programme interdisciplinaire MISTRALS, avec environ 150 à 400 scientifiques par programme thématique. Les programmes spécifiques de MISTRALS s’étendent aujourd’hui, selon une démarche bottom-up, à d’autres pays concernés, en Europe et sur l’ensemble du Bassin Méditerranéen. MISTRALS est ouvert à collaboration avec les universités, instituts de recherche, et autres laboratoires méditerranéens et internationaux, qui souhaitent s’impliquer dans le programme.

La structuration internationale a fait l’objet, à Malte, d’une déclaration commune à l’issue d’un workshop international MISTRALS, du 30 mars au 1^er avril 2011, qui a réuni près de 200 participants sur invitation (décideurs scientifiques et politiques), puis d’une assemblée générale, le 13 mars 2012.

Voir le site de MISTRALS

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Les principaux partenaires

Partenaires français

CNRS, Météo-France, CNES, IRSTEA, INRA, ANR, Collectivités territoriales de Corse, IRD, IFSTARR, IGN, BRGM, CEA, ONERA, Mercator-Océan, IFREMER, Météorage, Université d’Avignon, Université de la Méditerranée Aix-Marseille II, Université Blaise Pascal Clermont-Ferrand, Université de Corse Pasquale Paoli, Grenoble Universités, Université du Littoral Côte d’Opale, Université Montpellier 2, Université Nice Sophia-Antipolis, Université de Perpignan Via Domitia, Sorbonne Universités, Université de la Polynésie française, Université du Sud Toulon Var, Université de Toulouse, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, École des Mines d'Ales, ENSTA ParisTech, INP Toulouse, Grenoble INP et Office de l'environnement de la Corse.

Partenaires étrangers participant à la campagne 2012

Allemagne : Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), DLR, Centre national de recherche en géosciences (GFZ) et Université de Braunschweig

Italie : Centre national de recherche italien (CNR), Universités de L'Aquila, Padoue et Rome, Agences régionales pour la protection de l'environnement (ARPA), Protection civile italienne (DPC), Fondation de recherche CIMA, Agence nationale des nouvelles technologies, de l'énergie et du développement durable (ENEA) et Laboratoire de surveillance et modélisation de l'environnement de la région Toscane (LaMMA).

Espagne : Agence nationale de météorologie (AEMET), Service météorologique catalan (Meteocat), IMEDEA et Universités de Barcelone, des Baléares et du Pays Basque

États-Unis : NASA, Institut de technologie du New Mexico (NMT), NOAA et Université du Connecticut

Suisse : École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et Institut technologique de Zurich (ETH)

Pays-Bas : Universités de Delft et de Wageningen

Autriche : Association autrichienne d'électrotechnique (OVE), Université de technologie de Vienne et EUCLID

Grèce : Observatoire national d'Athènes (NOA)

Croatie : Service météorologique et hydrologique (DHZ)

Organismes européens : EUMETNET et CIESM.

Et avec le concours pour la France du service de prévision des crues du Grand Delta, de la direction générale de l'armement, de l'armée de l'air, de la direction générale de l'aviation civile, du ministère de l'agriculture, du Service départemental d'incendie et de secours de Haute-Corse, de l'Office du développement agricole et rural de la Corse, de la STARESO, de la communauté de commune du pays de l'or, des mairies de Quissac, de Saint- Etienne-de-Font-Bellon, de Banne, de Lussas, de Lavilledieu, de Saint-Germain, de Mirabel, de la compagnie Marfret, de VEOLIA aéroport de Perpignan, et à l’étranger de EUMETSAT, du CEPMMT, de Météosuisse, de Météo-Maroc, du Met-Office, du service météorologique italien, de la confédération hydrographique de l'Ebre et de nowcastGmbH.

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En savoir plus :

Carnet de campagne HyMeX (2012)

Carnet de campagne HyMEX (SOP 2 - 2013)