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Estimation quantitative des précipitations par radar météorologique: inférence de la structure verticale des pluies, modélisation des erreurs radar-pluviomètres / Kirstetter, Pierre-Emmanuel in La Houille blanche, N° 6 (2009) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N° 6 (2009) . - pp. 150-156 Titre : Estimation quantitative des précipitations par radar météorologique: inférence de la structure verticale des pluies, modélisation des erreurs radar-pluviomètres Titre original : Radar quantitative precipitation estimation: inference of the vertical profile of reflectivity, radar-raingauge error model Type de document : texte imprimé Auteurs : Kirstetter, Pierre-Emmanuel, Auteur ; Delrieu, Guy, Auteur ; Hervé Andrieu, Auteur Article en page(s) : pp. 150-156 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Hydrologie  Précipitations  (météorologie)  Radar Index. décimale : 551.4 Résumé : L'amélioration des moyens d'observation des précipitations à l'échelle régionale est l'un des enjeux forts de l'Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais. Les images recueillies par le radar météorologique opérationnel de Bollène du réseau ARAMIS à l'automne 2002 ont servi de support au développement d'une chaîne d'algorithmes dédiée à l'estimation quantitative des précipitations au sol. Cet article présente une synthèse de la contribution à ces traitements dans le cadre des travaux de thèse présentés au Laboratoire d'étude des Transferts en Hydrologie et Environnement en septembre 2008. Notre contribution concerne particulièrement une source d'erreur importante pour la mesure des précipitations par radar météorologique provoquée par l'hétérogénéité verticale des précipitations. Nous nous plaçons dans la continuité de la méthode à base statistique d'identification du profil vertical de réflectivité (PVR) qui caractérise cette hétérogénéité verticale proposée par Andrieu et Creutin (1995). Nous avons étendu cette méthode au cas de supports géographiques évolutifs dans le temps afin de considérer le type de précipitations (convectif, stratiforme). L'évaluation des traitements, par la caractérisation de l'incertitude de l'estimation de pluie par radar, est un aspect important du travail. Nous avons développé une technique basée sur la géostatistique pour établir une pluie de référence à partir de données pluviométriques. Nous avons également développé un modèle pour caractériser la structure statistique des erreurs ainsi que leur structure spatio-temporelle. Nous avons enfin développé une nouvelle approche d'identification du PVR à base physique. En diminuant le nombre de paramètre à déterminer et en introduisant des contraintes plus physiques, cette approche vise à améliorer la robustesse d'identification du PVR. This paper summarizes our PhD research conducted at Laboratoire d'étude des Transferts en Hydrologie et Environnement. The Cévennes-Vivarais Mediterranean Hydrometeorological Observatory is a research initiative aimed at improving the rainfall observation. A number of innovative quantitative precipitation estimation (QPE) algorithms aimed at a space-time adaptive radar data processing were developed using the dataset of the Bollène 2002 Experiment. The last involved the operational weather radar of Bollène, which is part of the ARAMIS network. Our contribution in the present thesis deals with the vertical heterogeneity of rainfall. We consider the vertical profile of reflectivity inversion method proposed by Andrieu et Creutin (1995). It is adapted to the case of time-varying geographical supports designed with preliminary rain typing. Characterizing the error structure of radar quantitative precipitation estimates is recognized as a major issue. We assess the radar QPE with respect to reference rain estimates derived from rain gauge networks. A geostatistical framework is proposed for the establishment of such reference estimates. Assuming the residual between radar and reference value to be a random variable, we describe radar error by mean of probability distributions. The model consists in an additive random error, described by a random distribution. Some elements of space-time error structure are given. A new approach to determine the vertical profile of reflectivity (VPR) is proposed. It is based on a simplified microphysics in synergy with radar observations to simulate the VPR. A physically-based model of reflectivity is coupled with the radar sampling model to describe a VPR with a reduced number of physical parameters. The new identified VPRs are thus less refined but more valid, since the microphysical model imposes a physically coherent frame which prevents the drawbacks of the statistical constraints met by the initial method to fit the VPR to the observations. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...] [article] Estimation quantitative des précipitations par radar météorologique: inférence de la structure verticale des pluies, modélisation des erreurs radar-pluviomètres = Radar quantitative precipitation estimation: inference of the vertical profile of reflectivity, radar-raingauge error model [texte imprimé] / Kirstetter, Pierre-Emmanuel, Auteur ; Delrieu, Guy, Auteur ; Hervé Andrieu, Auteur . - pp. 150-156. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N° 6 (2009) . - pp. 150-156 Mots-clés : Hydrologie  Précipitations  (météorologie)  Radar Index. décimale : 551.4 Résumé : L'amélioration des moyens d'observation des précipitations à l'échelle régionale est l'un des enjeux forts de l'Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais. Les images recueillies par le radar météorologique opérationnel de Bollène du réseau ARAMIS à l'automne 2002 ont servi de support au développement d'une chaîne d'algorithmes dédiée à l'estimation quantitative des précipitations au sol. Cet article présente une synthèse de la contribution à ces traitements dans le cadre des travaux de thèse présentés au Laboratoire d'étude des Transferts en Hydrologie et Environnement en septembre 2008. Notre contribution concerne particulièrement une source d'erreur importante pour la mesure des précipitations par radar météorologique provoquée par l'hétérogénéité verticale des précipitations. Nous nous plaçons dans la continuité de la méthode à base statistique d'identification du profil vertical de réflectivité (PVR) qui caractérise cette hétérogénéité verticale proposée par Andrieu et Creutin (1995). Nous avons étendu cette méthode au cas de supports géographiques évolutifs dans le temps afin de considérer le type de précipitations (convectif, stratiforme). L'évaluation des traitements, par la caractérisation de l'incertitude de l'estimation de pluie par radar, est un aspect important du travail. Nous avons développé une technique basée sur la géostatistique pour établir une pluie de référence à partir de données pluviométriques. Nous avons également développé un modèle pour caractériser la structure statistique des erreurs ainsi que leur structure spatio-temporelle. Nous avons enfin développé une nouvelle approche d'identification du PVR à base physique. En diminuant le nombre de paramètre à déterminer et en introduisant des contraintes plus physiques, cette approche vise à améliorer la robustesse d'identification du PVR. This paper summarizes our PhD research conducted at Laboratoire d'étude des Transferts en Hydrologie et Environnement. The Cévennes-Vivarais Mediterranean Hydrometeorological Observatory is a research initiative aimed at improving the rainfall observation. A number of innovative quantitative precipitation estimation (QPE) algorithms aimed at a space-time adaptive radar data processing were developed using the dataset of the Bollène 2002 Experiment. The last involved the operational weather radar of Bollène, which is part of the ARAMIS network. Our contribution in the present thesis deals with the vertical heterogeneity of rainfall. We consider the vertical profile of reflectivity inversion method proposed by Andrieu et Creutin (1995). It is adapted to the case of time-varying geographical supports designed with preliminary rain typing. Characterizing the error structure of radar quantitative precipitation estimates is recognized as a major issue. We assess the radar QPE with respect to reference rain estimates derived from rain gauge networks. A geostatistical framework is proposed for the establishment of such reference estimates. Assuming the residual between radar and reference value to be a random variable, we describe radar error by mean of probability distributions. The model consists in an additive random error, described by a random distribution. Some elements of space-time error structure are given. A new approach to determine the vertical profile of reflectivity (VPR) is proposed. It is based on a simplified microphysics in synergy with radar observations to simulate the VPR. A physically-based model of reflectivity is coupled with the radar sampling model to describe a VPR with a reduced number of physical parameters. The new identified VPRs are thus less refined but more valid, since the microphysical model imposes a physically coherent frame which prevents the drawbacks of the statistical constraints met by the initial method to fit the VPR to the observations. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...]

L'événement pluvieux des 8-9 septembre 2002 dans le Gard / Delrieu, Guy in La Houille blanche, N° 6 (2004) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N° 6 (2004) . - pp. 93-98 Titre : L'événement pluvieux des 8-9 septembre 2002 dans le Gard : Estimation des précipitations par radars et pluviomètres Type de document : texte imprimé Auteurs : Delrieu, Guy, Auteur ; Kirstetter, Pierre-Emmanuel, Auteur ; John Nicol, Auteur Année de publication : 2006 Article en page(s) : pp. 93-98 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Crues  Méditerranéennes  L'alea  et  la  gestion  de  crise Résumé : Cette communication fait partie d'une série de contributions, présentées lors du Colloque de la Société Hydrotechnique de France « Crues Méditerranéennes » de juin 2004, rendant compte des études menées par la communauté scientifique rassemblée autour de l'Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais (OHM-CV) sur l'événement catastrophique des 8-9 septembre 2002 dans le Gard. On s'intéresse particulièrement dans ce qui suit à l'estimation des précipitations. On présente tout d'abord le système d'observation et les données utilisées, puis l'on décrit les méthodes d'estimation développées dans le contexte des retours d'expérience hydrologique. On analyse dans une dernière partie l'ampleur et la structure spatio-temporelle de l'événement. ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] L'événement pluvieux des 8-9 septembre 2002 dans le Gard : Estimation des précipitations par radars et pluviomètres [texte imprimé] / Delrieu, Guy, Auteur ; Kirstetter, Pierre-Emmanuel, Auteur ; John Nicol, Auteur . - 2006 . - pp. 93-98. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N° 6 (2004) . - pp. 93-98 Mots-clés : Crues  Méditerranéennes  L'alea  et  la  gestion  de  crise Résumé : Cette communication fait partie d'une série de contributions, présentées lors du Colloque de la Société Hydrotechnique de France « Crues Méditerranéennes » de juin 2004, rendant compte des études menées par la communauté scientifique rassemblée autour de l'Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais (OHM-CV) sur l'événement catastrophique des 8-9 septembre 2002 dans le Gard. On s'intéresse particulièrement dans ce qui suit à l'estimation des précipitations. On présente tout d'abord le système d'observation et les données utilisées, puis l'on décrit les méthodes d'estimation développées dans le contexte des retours d'expérience hydrologique. On analyse dans une dernière partie l'ampleur et la structure spatio-temporelle de l'événement. ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]

Vers un modèle d’erreur pour la mesure des pluies par radar météorologique en région Cévennes-Vivarais / Delrieu, Guy in La Houille blanche, N° 6 (2006) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N° 6 (2006) . - 27-32 p. Titre : Vers un modèle d’erreur pour la mesure des pluies par radar météorologique en région Cévennes-Vivarais Titre original : Toward an error model for radar quantitative precipitation estimation in the Cévennes-Vivarais region Type de document : texte imprimé Auteurs : Delrieu, Guy, Auteur ; Kirstetter, Pierre-Emmanuel, Auteur ; Boudevillain, Brice, Auteur Article en page(s) : 27-32 p. Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Pluies  Radar  météorologique  Réseau  pluviométriques  Cévenne-Vivarais Index. décimale : 551.4 Résumé : Toward an error model for radar quantitative precipitation estimation (QPE) Characterizing the error structure of radar QPE is recognized as a major issue for applications in hydrological modelling. Due to the variety of QPE sources of error, the problem can only be addressed practically by means of radar - raingauge comparisons. Using the radar and rain gauge datasets of the Bollène 2002 experiment, we propose a preliminary investigation of this subject within a geostatistical framework. First, rain gauge measurements are critically analysed and the kriging technique is used to map the rain fields over the considered region. The block kriging estimation variance is used to select a number of reliable reference rainfall values for various integration domains and timesteps. Then, the statistical distribution and the spatial and temporal structure of the residuals between radar and reference values are established and analyzed. It is shown that the requested radar QPE error model depends on the space-time scales considered and needs to be conditioned on the rain amount, on the radar range, and possibly on the rain type. L’établissement d’un modèle d’erreur pour la mesure des précipitations par radar météorologique est un enjeu capital pour l’utilisation de ces données en modélisation hydrologique. En raison de la variété des sources d’erreur affectant la mesure radar, la seule solution pratique pour aborder cette question repose sur la confrontation des estimations radar avec les mesures pluviométriques au sol. On propose ici une approche fondée sur la géostatistique que l’on illustre à l’aide du jeu de données collecté lors de l’expérimentation Bollène 2002. Un premier point concerne l’établissement d’une pluie de référence à l’aide des mesures pluviométriques. Le variogramme permet la détection de valeurs aberrantes et la caractérisation de la structure spatiale de la pluie. La spatialisation des mesures ponctuelles est ensuite effectuée par la technique du krigeage. La variance d’estimation « de bloc » permet de sélectionner un ensemble de valeurs pluviométriques que l’on peut considérer comme fiables. On établit et analyse ensuite la distribution statistique et la structure spatio-temporelle des résidus entre estimations radar et valeurs de référence. On montre que le modèle d’erreur recherché dépend des échelles spatiales et temporelles considérées et qu’il doit être conditionné par le cumul de pluie, la distance au radar et sans doute par le type de précipitations. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Radar En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...] [article] Vers un modèle d’erreur pour la mesure des pluies par radar météorologique en région Cévennes-Vivarais = Toward an error model for radar quantitative precipitation estimation in the Cévennes-Vivarais region [texte imprimé] / Delrieu, Guy, Auteur ; Kirstetter, Pierre-Emmanuel, Auteur ; Boudevillain, Brice, Auteur . - 27-32 p. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N° 6 (2006) . - 27-32 p. Mots-clés : Pluies  Radar  météorologique  Réseau  pluviométriques  Cévenne-Vivarais Index. décimale : 551.4 Résumé : Toward an error model for radar quantitative precipitation estimation (QPE) Characterizing the error structure of radar QPE is recognized as a major issue for applications in hydrological modelling. Due to the variety of QPE sources of error, the problem can only be addressed practically by means of radar - raingauge comparisons. Using the radar and rain gauge datasets of the Bollène 2002 experiment, we propose a preliminary investigation of this subject within a geostatistical framework. First, rain gauge measurements are critically analysed and the kriging technique is used to map the rain fields over the considered region. The block kriging estimation variance is used to select a number of reliable reference rainfall values for various integration domains and timesteps. Then, the statistical distribution and the spatial and temporal structure of the residuals between radar and reference values are established and analyzed. It is shown that the requested radar QPE error model depends on the space-time scales considered and needs to be conditioned on the rain amount, on the radar range, and possibly on the rain type. L’établissement d’un modèle d’erreur pour la mesure des précipitations par radar météorologique est un enjeu capital pour l’utilisation de ces données en modélisation hydrologique. En raison de la variété des sources d’erreur affectant la mesure radar, la seule solution pratique pour aborder cette question repose sur la confrontation des estimations radar avec les mesures pluviométriques au sol. On propose ici une approche fondée sur la géostatistique que l’on illustre à l’aide du jeu de données collecté lors de l’expérimentation Bollène 2002. Un premier point concerne l’établissement d’une pluie de référence à l’aide des mesures pluviométriques. Le variogramme permet la détection de valeurs aberrantes et la caractérisation de la structure spatiale de la pluie. La spatialisation des mesures ponctuelles est ensuite effectuée par la technique du krigeage. La variance d’estimation « de bloc » permet de sélectionner un ensemble de valeurs pluviométriques que l’on peut considérer comme fiables. On établit et analyse ensuite la distribution statistique et la structure spatio-temporelle des résidus entre estimations radar et valeurs de référence. On montre que le modèle d’erreur recherché dépend des échelles spatiales et temporelles considérées et qu’il doit être conditionné par le cumul de pluie, la distance au radar et sans doute par le type de précipitations. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Radar En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...]