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Introduction

A propos du module

La prévision météorologique à court terme classique fonctionne sur une échéance d'un à sept jours. Cependant, une inondation étendue à grande échelle ne résulte pas d'un seul événement météorologique qu'une prévision à court terme pourrait couvrir. Elle provient par contre de précipitations persistantes au-dessus d'une région d'accumulation au cours de toute une saison des pluies, qui sature le sol et laisse ainsi des zones susceptibles d'être inondées. Ceci signifie que les prévisionnistes devraient avoir une connaissance complète du milieu atmosphérique et de la surface du sol à tout moment et pouvoir intégrer les informations sur les conditions réelles de surface dans leurs prévisions météorologiques à court terme.

Ce module examine une sélection de produits météorologiques et hydrologiques qui peuvent améliorer la qualité des prévisions de fortes pluies et aider à la gestion hydrologique durant des épisodes de précipitations étendues. Certains de ces produits sont météorologiques et sont couramment utilisés par les prévisionnistes ; on peut citer : l'imagerie satellitaire, les sorties de modèles et les données radar (si disponibles). Il existe toutefois une gamme de nouveaux produits hydrologiques dérivés des satellites qui sont à la disposition des prévisionnistes et qui fournissent des informations déterminantes sur les conditions de la surface du sol. Nous présenterons plusieurs produits d'humidité du sol (ASCAT, SMOS, et ASAR GM), et l'Hydro-Estimateur, qui fournit des estimations de précipitation. Les produits seront présentés dans le contexte d'un cas précis, celui de l'inondation du barrage de Vaal de l'Afrique du Sud en 2009 /2010. (Note aux apprenants en dehors de l'Afrique du Sud : Le terme « barrage » se rapporte à des accumulations d'eau provoquées par l'homme, derrière une barrière. On le désigne par le terme de « réservoir » dans certaines contrées. La barrière elle-même est appelée le « mur du barrage ».)

Le module est destiné aux prévisionnistes opérationnels. Il peut aussi susciter l'intérêt des étudiants en météorologie et des amateurs de phénomènes météorologiques.

A la fin du module, les apprenants devraient être capables :

  • D'expliquer pourquoi il est important que les prévisionnistes aient à tout moment une compréhension globale des conditions météorologiques et hydrologiques ;
  • De faire ressortir les avantages de la combinaison des données de différentes sources météorologiques et hydrologiques, lorsqu'il s'agit de traiter les situations de fortes précipitations susceptibles de conduire à l'inondation ;
  • De décrire les produits d'humidité du sol, Hydro-Estimateur, ASCAT, SMOS, ASAR GM, et les avantages de les utiliser dans le processus de prévision ;
  • De montrer l'importance de communiquer avec les services de gestion de l'hydrologie, lorsqu'il y a des risques de fortes pluies et d'inondation.

Pour tirer le meilleur profit de ce module, les apprenants devraient avoir des connaissances de base en météorologie, en prévision, et en hydrologie. En ce qui concerne les informations sur l'hydrologie, se référer au cours international en ligne d'hydrologie du programme de COMET® sur le site https://www.meted.ucar.edu/training_course.php?id=24. es modules de COMET sont libres d'accès et à la disposition de tous utilisateurs qui devront au préalable s'enregistrer.

Inondations en Afrique du Sud

L'Afrique du Sud reçoit des pluies de fronts froids et d'autres systèmes météorologiques de latitude moyenne aussi bien que l'humidité d'origine tropicale et les précipitations qui en résultent pendant les mois d'été de l'hémisphère sud (octobre à mars).

Les zones nord et centrale de l'Afrique du Sud (la région des pluies d'été) peuvent recevoir jusqu'à 30% de leur total de précipitation d'octobre à décembre et 60% de leur total de précipitations de janvier à partir uniquement des talwegs tempérés tropicaux. Par conséquent, ces talwegs à eux seuls, constituent le système le plus important qui contribue aux précipitations dans cette région. Pour plus d'informations des talwegs tempérés tropicaux, consulter le module de COMET sur l'introduction à la météorologie tropicale au site http://www.meted.ucar.edu/tropical/textbook_2nd_edition/navmenu.php.

map of South Africa with the summer rainfall season outlined

Le Service Météorologique d'Afrique du Sud (SAWS) élabore des prévisions immédiates pour les risques d'inondation instantanée ou localisée, avec des avis de fortes précipitations lorsque plus de 50 millimètres de précipitations en 24 heures sont prévues. Des alertes précoces de risque d'inondation instantanée sont publiées sous forme d'avis de fortes précipitations avec "risque d'inondation instantanée " Ces prévisions sont basées sur des images en temps réel de satellite et de radar, combinées avec des modèles de prévision numériques du temps(PNT). Jusqu'à un passé récent, ces prévisions n'intégraient pas les informations sur l'état réel des bassins fluviaux ou des zones exposés au risque d'inondation instantanée. Toutefois, le SAWS et le Centre National de Gestion des Catastrophes (NDMC) gèrent maintenant ensemble le premier dispositif opérationnel sud africain d'Alerte du risque d'Inondation, connu sous le nom de système d'Alerte Précoce d'Inondation en Afrique du Sud (SAFFG). Le système intègre les données météorologiques et hydrologiques et permet au SAWS de fournir des avis de risques d'inondation aux structures de gestion des catastrophes et au grand public.

A propos de l’étude de cas

L'étude de cas concerne l'inondation du barrage de Vaal de l'Afrique du Sud pendant la saison des pluies d'été 2009/2010. Comme vous le verrez, l'inondation à grande échelle provenait de l'accumulation des précipitations dans le bassin de captation, plutôt que d'un seul événement météorologique. La prévision saisonnière avait en fait prévu un événement El Niño, qui d'habitude conduit à des quantités de pluie inférieures à la moyenne pluviométrique pour la région des précipitations d'été. Toutefois, la quasi totalité des zones de précipitations à travers l'Afrique du Sud ont enregistré de novembre 2009 à janvier 2010, des quantités de pluie proches ou supérieures à la normale.

Aerial photograph of the flooding of the Vaal Dam

Avant d'aborder cette étude de cas, Il convient de passer en revue les généralités ci-après concernant le barrage de Vaal.

Le barrage de Vaal se trouve sur le fleuve Vaal, un des cours d'eau les plus puissants d'Afrique du Sud. Le réservoir en aval du barrage couvre une superficie de plus de trois cents kilomètres carrés et constitue le plus vaste d'Afrique du Sud et le troisième plus grand par le volume. Il se situe dans la zone de captation du barrage de Vaal, qui est divisée en régions de captation du Vaal Supérieur, du Vaal Moyen et du Vaal Inférieur. Les régions Moyenne et Inférieure se situent au-dessous du niveau du mur de barrage et ne seront pas prises en compte dans cette étude de cas.

Le fleuve Vaal est le plus grand affluent de l'Orange et prend sa source dans les montagnes du Drakensberg à Mpumalanga à l'est de Johannesburg (environ 30 kilomètres au nord d'Ermelo). Le fleuve s'écoule ensuite vers l'ouest jusqu'à sa jonction avec l'Orange au sud-ouest de Kimberley au nord du Cap. La longueur du fleuve Vaal est 1120 kilomètres et il marque la frontière entre Mpumalanga, Gauteng, et les provinces du Nord-Ouest sur son rivage nord et l'Etat Libre sur son rivage sud.

Orange River region showing the Orange and Vaal Rivers and the Vaal Dam

Le barrage de Vaal est une composante vitale du système d'approvisionnement en eau de la région de Gauteng. L'eau est fournie au barrage par les fleuves Vaal et Wilge. Nous nous concentrerons sur l'arrivée d'eau au fleuve Vaal, qui se situe dans son bassin de captation dans la province de Mpumalanga.

Aperçu sur la saison des pluies et des inondations

Données du cumul pluviométrique

Le Bureau d'information sur le climat du Service Météorologique d'Afrique du Sud fournit des données du cumul pluviométrique mesurées en millimètre toutes les cinq minutes, 24 heures par jour. Les données brutes sont moyennées pour chaque jour, et des moyennes mensuelles sont données pour des stations choisies. Les graphiques et les cartes sont employés pour comparer aussi bien la répartition des précipitations, que les totaux de précipitations aux moyennes saisonnières. Pour plus d'informations sur ces données, veuillez contacter le Bureau d'Information sur le Climat au site : www.weathersa.co.za.

Nous regarderons dans cette section de l'étude de cas, trois types de données de précipitations: les graphiques de pluviométrie saisonnière des Provinces, les cartes de pluviométrie saisonnière des Provinces, et les cartes de pluviométrie des stations.

Graphiques de la pluviométrie saisonnière des Provinces

Voici les graphiques de pluviométrie saisonnière des provinces, d'octobre 2009 au 21 janvier 2010, pour les provinces de Mpumalanga et de Gauteng. Veuillez comparer les valeurs mesurées aux moyennes climatologiques, puis répondez à la question ci-dessous.

Provincial seasonal rainfall graphs for the Mpumalanga and Gauteng Provinces in South Africa from October 2009 to 21 January 2010

En considérant les précipitations saisonnières et leur date, quelle(s) région(s) provinciale(s) présentait (ent) en janvier 2010, des risques d'inondation causée par les pluies? Sélectionnez toutes les réponses jugées correctes, puis cliquez sur « Fait »

La réponse correcte est B.

Les tendances récentes à Gauteng montrent un risque d'inondation, alors que Mpumalanga a connu un déficit pluviométrique au cours des deux derniers mois.

Carte de la pluviométrie saisonnière des Provinces

Les graphiques pluviométriques saisonniers des Provinces fournissent des informations utiles au sujet des précipitations d'une région. Toutefois, ils ne donnent pas une indication précise de l'endroit où les plus importantes pluies se sont réellement produites. Nous allons pour cela, examiner une carte saisonnière provinciale de précipitations du SAWS. Notez que les zones avec des précipitations supérieures à la moyenne sont susceptibles d'être en conditions de sol humide (valeurs élevées d'humidité du sol). Ces conditions réduisent la capacité du sol à absorber des précipitations supplémentaires.

Provincial seasonal rainfall map showing the percentage of normal for the 2009/2010 hydrological season in South Africa

Les prévisionnistes devraient commencer à être préoccupés par des risques d'inondation causée par les précipitations lorsque celles-ci se trouvent déjà entre 100 et 150% de la normale. Lorsqu'on examine les données présentées ici, quelles sont les régions ayant un risque d'inondation ? Sélectionnez toutes les réponses jugées correctes, puis cliquez sur « Fait ».

Les réponses correctes sont B et C.

La carte régionale nous aide à réduire notre zone d'intérêt. Toute la Province de Gauteng présente un risque d'inondation puisqu'elle a reçu entre 100% et 150% de sa moyenne de précipitations. Une importante partie de la Province de Mpumalanga présente aussi un risque d'inondation, avec des zones qui ont reçu de 100% à 150%. Certaines régions de Mpumalanga ont reçu en-dessous des précipitations moyennes, de 50% à 75%.

Cartes de la pluviométrie des stations

Examinez les graphiques de pluviométrie saisonnière des Provinces

Examinez les cartes de pluviométrie saisonnière des Provinces

Pour évaluer l'impact probable des précipitations significatives sur les conditions hydrologiques, il est important de savoir quand les plus importantes pluies se sont produites. Étaient-elles isolées ou groupées? Se sont-elles produites en début ou en fin de saison? Pour répondre à cette question, nous allons examiner les graphiques réels de précipitations pour les stations météorologiques d'Ermelo (Province de Mpumalanga) et Johannesburg et Vereeniging (province de Gauteng).


Laquelle des assertions suivantes est correcte ? (Choisissez la meilleure réponse.)

La réponse correcte est D.

Comme prévu, les fréquences de pluie ont augmenté dans toutes les trois stations en janvier. Toutefois, Johannesburg a eu la plus grande hausse à la fin de la période et présente donc le plus grand risque d'inondation s'il y a des pluies importantes. Il est à noter que les relevés pluviométriques des stations météorologiques confirment les données de la carte de pluviométrie saisonnière des Provinces, mais pas celles du graphique de pluviométrie saisonnière des Provinces. Par exemple, le graphique montre une diminution des précipitations sur la province de Mpumalanga, tandis que la carte de précipitations de la station d'Ermelo présente pour la période, des valeurs supérieures à la moyenne. Ceci souligne l'importance d'utiliser différents types de données à différentes échelles. Vous êtes vraisemblablement bien loin d'obtenir une image précise des conditions météorologiques et hydrologiques de toute votre zone de responsabilité.

Combinaison des données hydrologiques et pluviométriques

Cumul combiné de 7 jours de pluie comparé à la capacité en pourcentage du barrage

Le Département Sud-Africain Chargé de l'Eau (DWA) fournit diverses données hydrologiques relatives aux barrages du pays, incluant :

  • Les Graphiques qui montrent le lien entre le cumul pluviométrique et la capacité en pourcentage du barrage
  • Les Graphiques sur les capacités en temps réel et prévue des barrages

Pour plus d'informations sur DWA, visitez : http://www.dwaf.gov.za/

Nous examinerons les deux types de données, le premier maintenant et le second dans une section ultérieure.

Voici les totaux de précipitations des trois stations comparés à la capacité en pourcentage du barrage de Vaal du 15 au 21 janvier 2010. Comme vous pouvez le remarquer, le niveau d'eau était à 90% de la capacité le 15 janvier et a atteint 94% le 21 janvier. Cela, est en partie, dû à l'augmentation continue des précipitations dans les zones autour des trois stations météorologiques. Si les pluies continuent, les niveaux d'eau aussi continueront de monter, rendant bien plus probable l'inondation. Veuillez noter qu'il y a un temps de réponse entre le moment où la pluie est tombée et l'arrivée de l'eau au barrage. Pour le bassin de pompage du barrage de Vaal, il faut pour arriver au barrage, approximativement deux jours à l'eau de pluie tombée sur le sommet le plus éloigné.

Combined 7-3ay rainfall accumulation vs. Vaal Dam capacity from 15 to 21 Jan 2010

Dans la section suivante, nous examinerons les données satellitaires, celles de la PNT et de radar du 21 janvier 2010 pour voir si elles indiquent des pluies potentielles pour les jours suivants. Nous examinerons ensuite des données hydrologiques et de précipitations à partir de fin janvier et début février pour voir ce qui s'est réellement passé au niveau du barrage de Vaal.

Données satellitaires et celles de la PNT

Aperçu

Les observations des satellites Meteosat de la Seconde Génération (MSG) sont disponibles à travers la Communauté de Développement de l'Afrique Australe (SADC), et constituent un outil essentiel pour les prévisions météorologiques. De nombreux canaux simples, de produits et d'images composites sont utiles, en particulier les canaux vapeur d'eau 6.2 µm et infrarouge 10.8 µm, lorsqu'il y a des risques de fortes pluies et d'inondation.

Pour l'étude de cas, nous examinerons des images du canal VE 6.2 µm de MSG superposées aux champs de vent reçus du Centre Européen (ECMWF) à 850 hPa, 700 hpa, et 500 hPa pour le 21 janvier 2010 à 1200 TU. Le canal vapeur d'eau aide à identifier la teneur d'humidité en altitude (400 hPa) ; il est particulièrement utile pour localiser les perturbations cycloniques de la troposphère supérieure ou les dépressions d'altitude. Les barbules du champ de vent, nous aident à localiser les dépressions et, s'il y en existe, à identifier leur profondeur à travers l'atmosphère, leur intensité, et d'où l'humidité est aspirée pour alimenter n'importe quelle activité convective.

Dans tous les exercices suivants, nous nous réfèrerons à différentes zones d'Afrique Australe. Si vous n'êtes pas habitués à cette région, référez-vous à la « Carte de l'Afrique Australe », accessible par le lien à gauche.

Imagerie VE superposée aux champs du Modèle de Vent

En commençant par 500 hPa, cliquez sur chaque étiquette, passez en revue l'image, puis répondez à la question en-dessous. Passez à la page suivante lorsque vous aurez fini chacune des trois questions.

Il y a au moins un anticyclone et une dépression à 500 hPa sur cette image. Cliquez sur chacune de ces zones sur la carte. Une fois fini, cliquez sur « Fait ».

area 2 EUMETSAT water vapour 6.2 micrometer image overlaid with ECMWF 500-hPa wind field for 12 UTC 21 Jan 2010 area 2 area 1 area 3

Il y a deux systèmes sur l'image : 1) un anticyclone à 500 hPa au-dessus de la région de Maputo, et 2) une dépression à 500 hPa au-dessus du nord de la Namibie, qui apparaît plus comme une onde qu'une dépression fermée. Faites défiler jusqu'en haut et cliquez sur l'étiquette 700 hPa.

EUMETSAT water vapour 6.2 micrometer image overlaid with ECMWF  500-hPa wind field for 12 UTC 21 Jan 2010

Il y a au moins une dépression et un anticyclone à 700 hPa sur cette image. Cliquez sur chacune de ces zones sur la carte. Une fois fini, cliquez sur « Fait »

EUMETSAT water vapour 6.2 micrometer image overlaid with ECMWF 700-hPa wind field for 12 UTC 21 Jan 2010 area 1 area 2 area 3

Il y a deux systèmes sur l'image : 1) un anticyclone à 700 hPa, à l'ouest du Swaziland dans la zone d'écoulement anticyclonique, et 2) une dépression à 700 hPa au-dessus du nord de la Namibie dans la zone de circulation cyclonique. Cliquez maintenant sur l'étiquette 850 hPa.

EUMETSAT water vapour 6.2 micrometer image overlaid with ECMWF 700-hPa wind field for 12 UTC 21 Jan 2010

Il y a au moins une dépression et un anticyclone à 850 hPa sur cette image. Cliquez sur chacune de ces zones sur la carte. Une fois fini, cliquez sur « Fait »

EUMETSAT water vapour 6.2 micrometer image overlaid with ECMWF 850-hPa wind field for 12 UTC 21 Jan 2010 area 1 area 2 area 3 area 3

Il y a deux systèmes sur l'image : 1) un anticyclone à 850 hPa, à l'ouest du Swaziland dans la zone d'écoulement anticyclonique, et 2) une dépression à 850 hPa au-dessus du nord de la Namibie dans la zone de circulation cyclonique. Cliquez sur page suivante pour continuer.

EUMETSAT water vapour 6.2 micrometer image overlaid with ECMWF 850-hPa wind field for 12 UTC 21 Jan 2010

Dépression d’altitude sur la Namibie

À quels niveaux les systèmes cycloniques au-dessus de la Namibie sont-ils bien développés ? Examinez les données, puis répondez à la question ci-dessous.


Choisissez le(s) niveau(x) au(x)quel(s) les circulations cycloniques au-dessus de la Namibie sont bien développées. Quand vous aurez fini, cliquez sur « Fait ».

Les réponses correctes sont B et C.

Il y a une circulation fermée à 850 hPa et 700 hpa, et un talweg à 500 hPa.

Advection d'humidité

De quelle direction est aspirée l'humidité au-dessus de la Zambie et du Botswana ? Examinez les données, puis répondez à la question ci-dessous.


Choisissez la principale direction à partir de laquelle l'humidité est aspirée au-dessus de la Zambie et du Botswana. Cliquez ensuite sur « Fait ».

La réponse correcte est E.

Le vent qui converge vers la dépression/thalweg à tous les niveaux, vient du nord-est. Ceci est significatif parce qu'il introduit une masse d'air tropicale chaude dans la zone, rendant l'humidité disponible dans une couche profonde qui s'étend de 850 hPa à 500 hPa au moins.

Comparaison des systèmes Cyclonique et Anticyclonique

EUMETSAT water vapour 6.2 micrometer image overlaid with ECMWF 850-hPa wind field for 12 UTC 21 Jan 2010 with highs and lows labeled and other areas highlighted for an interactive exercise

Comparez la position de l'anticyclone d'altitude à l'est, à celle de la dépression au-dessus de la Namibie. Quelle région devrait observer le maximum de convergence dans les basses couches ?

La réponse correcte est C.

La région C devrait observer la plus importante convergence de basses couches puisqu'elle est entre les deux systèmes. Les zones A et B sont toutes deux, celles de la divergence, où l'écoulement de basses couches prend des directions opposées.

Direction du système

Les trois images montrent d'importants échanges d'humidité liés aux activités convectives au-dessus de la Zambie et du Botswana. Vers quelle zone l'humidité est-elle aspirée ? Veuillez passez en revue les données, puis répondez à la question ci-dessous.


Choisissez le secteur vers lequell'humidité est conduite. Cliquez ensuite sur « Fait ».

La réponse correcte est C.

À chacun des trois niveaux (850, 700, et 500 hPa), tous les vents ont une forte composante nord au-dessus de la Zambie et du Botswana. Ceci oriente l'humidité principalement vers la région centrale de l'Afrique du Sud, la mettant en situation de recevoir d'importantes quantités de pluie. Cette évaluation devrait être confirmée par les sorties de modèles PNT.

Estimations de la pluie par RADAR

Radar du SAWS

Les radars peuvent fournir une évaluation indirecte des précipitations avec une couverture spatiale à haute résolution. Des pluviomètres sont souvent utilisés pour calibrer les estimations de pluies par radar.

Les radars sont un équipement rare dans la majeure partie de l'Afrique, en raison de leur coût élevé d'acquisition et de maintenance. Ils sont par contre disponibles en Afrique du Sud. Jusqu'en fin 2009, le réseau sud-africain de radar de pluie était composé d'un système de dix radars C-bande et deux de S-bande, installés à travers le pays. Ce réseau était activement utilisé pour soutenir les prévisions météorologiques, l'identification des tempêtes, et les applications aéronautiques. Vous trouverez ci dessous certains avantages et limitations du système :

  • Les nuages orageux sont très bien observés à cause de leurs extensions verticales relativement grandes; toutefois, ces systèmes ne sont vus que partiellement quand ils sont à grande distance, puisque la courbure de la terre intervient lorsqu'on s'éloigne du radar.
  • L'espacement des radars rend difficile l'observation de la pluie provenant des nuages stratiformes ; ces derniers sont relativement minces et, à grandes distances, les signaux du radar dépassent les sommets de leurs échos.
  • Le système n'a pas les capacités du Doppler, qui peuvent détecter le mouvement relatif des particules de pluie et de glace au sein des nuages actifs

À partir de 2010, le SWAS migre vers les systèmes de radar S-bande, dans lesquels les signaux subissent bien moins d'atténuation que les signaux du C-bande. Ces radars possèdent les éléments sensibles du Doppler qui peuvent détecter la structure interne des vents dans les orages, permettant une meilleure prévision immédiate des tempêtes sévères. Cette nouvelle technologie de radar est également très utile pour l'estimation des précipitations.

Pour plus d'informations sur les radars de pluies, se référerez aux modules suivants de COMET :

Données radar du 21 janvier 2010

24-hour rainfall accumulation data from the SAWS radar network for the Johannesburg area on 21 January 2010 at 12Z

Nous avons ici le cumul pluviométrique sur 24-heures du réseau de radars du SAWS pour la région de Johannesburg le 21 janvier 2010 à 12 TU. Qu'indique-t-il pour la pluie dans la région durant les dernières 24 heures ?

La réponse correcte est C.

Le cumul pluviométrique du radar indique qu'en moyenne, 10 à 25 mm de pluie sont tombés sur la région de Johannesburg durant les précédentes 24 heures, avec des hauteurs de 40 mm calculées par endroits. Notez que les totaux journaliers montrent des quantités différentes: les valeurs réelles mesurées sont de 10 mm. Ce genre de différence n'est pas exceptionnel. Le Radar et le pluviomètre proviennent de technologies différentes et possèdent leurs avantages et inconvénients respectifs.

Graph of daily rainfall totals for Johannesburg, Ermelo, and Vereeniging South Africa from 01 to 31 Jan 2010

Aperçu sur la saison des pluies et des inondations

Aperçu

Tout comme pour le radar, les estimations de pluies par satellites, sont indirectes. Les estimations de pluies par satellites ont une résolution inférieure à celles du radar, mais demeurent plus cohérentes d'un endroit à l'autre.

L'Hydro-Estimateur (HE), un outil satellitaire couramment utilisé, indique (en millimètre), la quantité de pluie accumulée au-dessus d'une région donnée au cours d'une période précise. Il est donc utile pour déterminer s'il faut émettre des avis de fortes pluies et de risque d'inondation instantanée. Les estimations de pluie HE sont basées sur les températures de sommets de nuages, extraites de l'imagerie satellitaire. Ces estimations constituent donc un bon complément des données radar. En outre, le HE est particulièrement précieux dans des régions telles que la Communauté de Développement de l'Afrique Australe (SADC - voir la carte).où les données sont clairsemées à cause de systèmes d'observation au sol qui sont limités.

Le Service Météorologique d'Afrique du Sud possède une version adaptée d'Hydro-Estimateur, qui utilise la version locale du Modèle Unifié de UK Met Office et des données satellitaires de MSG. Le produit peut être visualisé avec le logiciel SUMO et en interne au site Web de SWFDP hébergé par le SAWS. (Notez qu'il est à l'usage exclusif des pays membres.)

Accumulated rainfall based on SAWS's hydro-estimator over South Africa, Namibia, and Botswana from 22 December 2009 to 21 January 2010

Données HE du 21 janvier 2010

Le graphique montre des cumuls de pluies basés sur l'Hydro-Estimateur en Afrique du Sud, en Namibie, et au Botswana du 22 décembre 2009 au 21 janvier 2010. Les totaux de précipitations au-dessus des provinces de Mpumalanga et de Gauteng sont entre 200 et 400 millimètres, tandis que le nord de la Namibie a cumulé des valeurs bien au-dessus de 300 millimètres.

Quel est le degré de corrélation entre les données HE et celles de pluies saisonnières examinées plus tôt ? Veuillez passer en revue les données, puis répondez à la question ci-dessous.


Quel est le degré de corrélation entre les données HE et celles de pluies saisonnières examinées plus tôt ?

La réponse correcte est A.

Bien que les précipitations saisonnières soient exprimées en pourcentage de la normale pluviométrique de l'Afrique du Sud, les produits HE concordent bien avec les données saisonnières. Par exemple, au-dessus de la région d'Ermelo, les données saisonnières de précipitations ont des valeurs qui atteignent 150% de la normale, tandis que le HE indique que la zone a reçu plus de 300 millimètres de précipitations entre le 22 décembre et le 21 janvier. Bien que ces bases de données traitent des valeurs différentes, la tendance de fortes pluies au-dessus de la région de pompage du barrage de Vaal demeure constante pendant toute la période. Ce genre d'information doit préoccuper les météorologistes de service et les maintenir vigilants.

Accumulated rainfall based on SAWS's hydro-estimator over South Africa, Namibia, and Botswana from 22 December 2009 to 21 January 2010 with Ermelo pointed out as part of an exercise

Intégration des données

Réalisation de la prévision

Nous avons examiné divers types de données pour le 21 janvier 2010. A votre avis, que va-t-il se passer dans les prochains jours au bassin de pompage du barrage de Vaal ? Sélectionnez toutes les réponses jugées correctes, puis cliquez sur « Fait »

Les réponses correctes sont A, B, and C.

En fait, le système de basse pression au-dessus de la Namibie, a apporté plus de précipitations dans la région, conduisant à l'inondation du barrage de Vaal. Les niveaux d'humidité du sol dans la région étaient très élevés en raison des pluies persistantes pendant tout le mois de janvier. La pluie persistante et la possibilité d'avoir encore plus de pluie provenant de la dépression moyenne tropicale créent une situation qui doit être très attentivement suivie.

Actions à diligenter

Quand l'inondation est probable, comme dans cette situation, que devriez-vous faire ? Quelles mesures devriez-vous prendre ? Sélectionnez toutes les réponses jugées correctes, puis cliquez sur « Fait »

Les réponses correctes sont A et C.

Lorsqu'il y a un risque d'inondation, vous devriez fournir des alertes aux régions en danger, en utilisant les médias écrit, en ligne, et de diffusion, le plus rapidement possible. Être proactif est important ; il vaut mieux diligenter des actions que de supposer que quelqu'un d'autre le fera. Vous devriez également entrer en contact avec les structures régionales de gestion de l'hydrologie et leur donner une alerte précoce au sujet de plus de pluies prévues dans la région. Attendre qu'ils vous contactent mènerait à perdre un temps précieux et pourrait réduire leur capacité à gérer correctement une situation d'urgence.

Cumul combiné de 15-jours de pluie comparé à la capacité en pourcentage du Barrage

Combined 15-day rainfall accumulation vs. Vaal Dam capacity (South Africa), 15 - 30 Jan 2010

Ce cumul de pluies comparé au graphique de la capacité en pourcentage du barrage montre ce qui s'est passé du 15 au 30 janvier. A quelle période, le barrage de Vaal a-t-il atteint la capacité de 100% ? Choisissez la réponse correcte.

La réponse correcte est C.

Le barrage a atteint sa capacité du 23 au 24 janvier. En raison du délai entre la pluie suivante et l'arrivée de ses eaux au barrage, la capacité de 110% a été atteinte le 30 janvier.

Capacités à temps réel comparée à celle prévue en pourcentage du barrage

Hydrology graph showing actual and predicted inflow and outflow rates for the Vaal Dam and its capacity levels from 20 Jan to 15 February 2010

Ce graphique hydrologique montre les flux réels et prévus d'arrivée d'eau et de débit pour le barrage de Vaal et en pourcentage ses niveaux de capacité jusqu'au 15 février. Les flux réels vont du 20 janvier au 10 février, tandis que les flux prévus s'étendent du 10 au 15 février.

En considérant cette information, quelle était la période la PLUS critique pour fournir aux structures de gestion de l'hydrologie, des prévisions très précises sur la quantité, l'heure, et l'intensité des précipitations ?

La réponse correcte est A.

A est la bonne la réponse. En effet, comme le montre la ligne verte, la capacité du barrage en pourcentage a augmenté rapidement de 94% le 21 janvier jusqu'à 105% le 27 janvier. Ceci signifie qu'au fur et à mesure que le volume d'eau dans le barrage s'accroissait, ce dernier devenait de moins en moins capable d'en prendre plus. Plus de pluie était attendue les jours suivants, ce qui augmenterait les niveaux déjà élevés d'humidité du sol. Puisqu'on s'attendait à voir la situation hydrologique se dégrader considérablement, les structures de gestion de l'hydrologie auraient besoin, très rapidement, d'autant d'informations météorologiques que possibles (probablement plus d'une fois par jour). La situation du 27 au 31 janvier était également critique mais, à cette étape, les structures de gestion se seraient pleinement rendues compte des risques et auraient pris les mesures nécessaires de sécurité. Veuillez noter à quel point les conditions se sont stabilisées entre le 1er et le 6 février, avec une décroissance continue de l'arrivée d'eau dans le barrage.

Conclusion

Hydrology graph showing actual and predicted inflow and outflow rates for the Vaal Dam and its capacity levels from 20 Jan to 15 February 2010

Pour résumer la situation, on peut retenir que, le barrage de Vaal a atteint la capacité 100% du 23 au 24 janvier. Il a eu une pointe le 30 janvier à cause de fortes pluies supplémentaires. Après cela, l'arrivée d'eau dans le barrage a commencé à diminuer. Cependant, sa capacité en pourcentage est demeurée au-dessus de 100% dû au retard d'arrivée naturelle des eaux de pluies au barrage.

Les événements d'inondation de ce type ont souvent de graves impacts sur les vies, les propriétés, et les infrastructures. Des routes et des ponts sont souvent endommagés ou emportés, et des gens perdent leurs vies en essayant de traverser des fleuves déchaînés. Bien que des pluies régulières soient en général bien accueillies par la communauté agricole, des pluies fortes et persistantes peuvent laisser les champs inondées et ruiner les cultures.

Produits d'humidité du sol

ASAR GM Soil Moisture Product

Les produits d'humidité du sol fournissent des informations importantes pour comprendre l'état de la surface du sol quand des pluies sont prévues. Lorsque les valeurs d'humidité du sol sont grandes, ce dernier est incapable d'absorber de fortes pluies. Il s'en suit un ruissèlement, qui peut causer des inondations instantanées par endroits et augmenter le niveau d'eau dans des régions plus étendues. Nous examinerons dans cette section trois produits d'humidité du sol : ASAR GM, ASCAT, et SMOS.

Le produit d'humidité du sol de GM d'ASAR a été développé dans le cadre du projet de la SHARE (Humidité du Sol pour les Applications hydrométéorologiques). SHARE est un projet de ESA DUE Tiger qui fournit un service opérationnel de surveillance de l'humidité du sol pour les communautés d'utilisateurs, telles que la Communauté de Développement de l'Afrique Australe (SADC), l'Australie et certaines régions de l'Argentine. En utilisant la sonde de l'ASAR d'ENVISAT, SHARE fournit fréquemment (jusqu'à deux fois par semaine) des mesures haute résolution de la dynamique régionale de l'humidité du sol. En particulier, les données présentent le niveau de saturation des trois premiers centimètres du sol, avec les valeurs allant de 0 (complètement sec) à 100 (saturé). Pour plus d'information, voir http://www.ipf.tuwien.ac.at/radar/dv/asar/.


Ces cartes d'humidité du sol de ASAR GM pour la région Afrique du Sud montrent le pourcentage de l'humidité du sol les 7 et 29 janvier 2010. Quel jour la zone A, avait-elle un plus grand risque d'inondation ?

La réponse correcte est B.

Les valeurs de l'humidité du sol en zone A varient de 25% à 50% le 7 janvier et ont augmenté jusqu'à 75% à 100% le 29 janvier. Cette zone courait nettement un plus grand risque d'inondation après le 29 janvier si plus de pluies y tombaient, particulièrement si elles étaient fortes. Vous pouvez donc voir comment les données ASAR GM constituent des compléments utiles pour d'autres types de données dans des situations de fortes pluies. Rappelez-vous que toutes les fois qu'il y a un risque d'inondation instantanée, vous devriez immédiatement publier une alerte. Faites le si possible en coordination avec le Département d'hydrologie. Si cela n'est pas possible, il est important d'être proactif. Ne jamais supposez que quelqu'un d'autre prendra en charge la situation !

AProduit ASCAT d'humidité du sol

Les satellites à défilement polaire équipés de diffusiomètres (détecteurs spéciaux à hyperfréquences) fournissent des informations utiles sur l'état de la surface des terres, puisqu'ils mesurent des valeurs globales d'humidité du sol. Les satellites à défilement polaire ont une résolution spatiale assez grossière (jusqu'à 12,5 km), mais elles balayent presque toutes les régions deux fois par jour, et fournissent des données sur une base relativement fréquente.

Le diffusiomètre ASCAT du satellite à défilement polaire MetOp effectue des observations directes d'humidité du sol, qui sont ensuite converties en produits d'humidité du sol. Ces produits sont disponibles à EUMETSAT deux fois par jour. De nombreux domaines environnementaux utilisent largement ces produits, y compris la météorologie et la prévision du temps; la gestion des ressources en eau, la surveillance de la sécheresse et les prévisions de rendement agricole. Les données sont également utilisées par les systèmes d'alerte précoce. Pour plus d'informations sur le produit, connectez-vous à : http://www.eumetsat.int/Home/Main/DataProducts/ProductNavigator/index.htm puis rechercher produit ASCAT d'humidité du sol.

Voici pour l'Europe en février 2007, un échantillon du produit ASCAT d'humidité du sol. Il donne en pourcentage la teneur en eau des 5 premiers centimètres du sol, de 0% (sec) à 100% (saturé).

ASCAT soil moisture product for February 2007 showing the moisture content of 5 cm of the topsoil layer in relative units ranging from 0 (dry) to 100% (saturated) over east and west Europe

Quelle zone présente des valeurs d'humidité du sol les plus élevées et serait plus exposée à l'inondation si un événement de fortes pluies se produisait ?

La réponse correcte est A.

Les valeurs d'humidité de la surface du sol sont à 100% dans certaines régions des Pays-Bas, tandis que la côte Est de l'Italie montrent des valeurs comprises entre 0 et 25%. En vous basant uniquement sur cette information, vous pouvez supposer que les zones avec une teneur élevée en humidité du sol présentent un plus grand risque d'inondation si un événement de fortes pluies se produit.

Produit d'humidité du sol SMOS

La mission de Salinité de l'Océan et de l'Humidité du Sol (SMOS) de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) fournit des observations globales de l'humidité du sol des terres émergées. L'assimilation de l'information d'humidité de surface dans les modèles, conduit à de meilleures estimations de la teneur en eau du sol sur une profondeur de un à deux mètres, secteur appelé la « zone de racine. » Les estimations de l'humidité de la zone de racine améliorent la modélisation hydrologique, les prévisions météorologiques à courtes et à moyennes échéances, et sont utilisées pour prévoir les inondations, les sécheresses, et d'autres événements dangereux. La SMOS fournit des cartes globales de l'humidité du sol tous les trois jours. Ces cartes ont une résolution spatiale de 50 kilomètres et une précision d'environ 4%. Pour plus d'informations sur la SMOS, voir http://www.cp34-smos.icm.csic.es/smos_mission/smos_mission.htm

Alerte précoce d'inondation

Système du SAWS pour l’alerte précoce d'inondation

Comme vous vous rappellerez, le SWAS et le Centre National de Gestion des Catastrophes (NDMC) actionnent le système d'Alerte Précoce d'Inondation en Afrique du Sud (SAFFG). Le SAFFG incorpore des données météorologiques et hydrologiques et il est basé sur le système américain, qui calcule en avance, la quantité de précipitations nécessaire dans un bassin pour qu'un fleuve déborde de ses rives.

Le SAFFG permet aux prévisionnistes d'être très spécifiques dans leurs alertes d'inondation instantanée, quant aux zones qui présentent un risque et/ou ont besoin d'être surveillés. Le système permet à SAWS de fournir des alertes de risque d'inondation aux structures de gestion des catastrophes et au public, qui peuvent sauver des vies et des infrastructures.

Si vous travaillez dans un pays avec le SAFFG ou un système comparable, vous devriez l'utiliser pleinement et œuvrer dans le sens de l'amélioration des systèmes d'alerte précoce du risque d'inondation et des événements d'inondation. Si vous n'avez pas de système disponible, vous devriez chercher où et comment obtenir des données hydrologiques et commencer à les intégrer aux produits de prévisions. Ceci améliorera la qualité et le choix du moment de déclenchement d'alerte d'inondation et de risques d'événements d'inondation instantanée.

Ce système n'étant pas opérationnel au moment de cette étude de cas, aucune de ses données n'est montrée.

Conclusion

De 1996 à 2010

Si nous comparons l'événement d'inondation du barrage de Vaal en 2009/2010 à celui qui s'est produit dans la même région en 1996, nous pouvons mesurer à quel point il y a eu du changement dans un délai relativement court.

En 1996:

  • Les météorologistes et les prévisionnistes s'en remettaient aux rapports pluviométriques et aux communications avec les départements hydrologiques pour comprendre la quantité de pluie tombée et comment le sol y réagissait
  • Les modèles de PNT avaient des résolutions temporelle et spatiale nettement moins bonnes
  • Les prévisionnistes en Afrique du Sud ne pouvaient pas superposer les données PNT et satellitaires

En 2010:

  • La gamme et la qualité des produits de télédétection se sont énormément améliorées, principalement grâce au passage de l'imagerie satellitaire de Meteosat de la Première Génération (MPG) à celle de Meteosat de la Seconde Génération (MSG).
  • Avec 12 canaux de données au lieu de 3, les utilisateurs de MSG ont des informations bien plus précises sur l'atmosphère et la surface de la terre. Ils ont beaucoup plus de canaux à manipuler pour créer des produits multispectraux.
  • Beaucoup de produits météorologiques et hydrologiques ont été développés à partir des images de MSG, y compris les produits Hydro-Estimateur et d'humidité du sol ; ces produits aident aujourd'hui les prévisionnistes à mieux comprendre les facteurs qui influencent l'inondation instantanée dans leurs régions.

Recommandations

Nous espérons, qu'après avoir étudié ce module, vous avez une meilleure perception de l'importance de la combinaison de divers types de données et d'informations lorsqu'on est confronté à des évènements susceptibles de conduire aux inondations. Si vous comptez seulement sur des données hydrologiques ou météorologiques, vous n'aurez pas la compréhension globale de l'état de l'atmosphère et de la surface terrestre nécessaire par exemple pour :

  • Déterminer la quantité de pluie nécessaire pour qu'une inondation instantanée se produise
  • Déterminer si les conditions de l'humidité du sol durant une saison de pluie qui peuvent avoir comme conséquence l'inondation instantanée, même avec des quantités de précipitation relativement faibles.

En conclusion, nous vous encourageons à faire ce qui suit :

  • Utilisez les plus récents outils couplés avec les données en temps réel et d'autres produits de prévision lorsque vous traitez des situations d'inondations potentielles
  • Familiarisez-vous avec comment et où recueillir des données hydrologiques dans votre pays ou région. Rechercher comment mieux combiner ces données avec les produits météorologiques, de telle sorte que vous ayez une pleine compréhension des conditions de surface et atmosphériques à tout moment
  • Partagez l'expertise et les informations sur la gestion de l'eau et la prévision de pluies avec des hydrologistes