Caractérisation et évolution des précipitations extrêmes horaires en France à partir d’un modèle régional de climat à convection profonde résolue

5 à 6 mois à partir de février 2025, à l’IGE

Contexte et objectifs de stage
Le changement climatique entraine un réchauffement de l’air à la surface de la planète, plus marqué sur les continents que sur les océans. Le réchauffement atteint désormais 1.1°C à l’échelle globale, 1.7°C en France métropolitaine, et 2°C dans les Alpes françaises depuis l’ère préindustrielle.

Le régime des précipitations est aussi amené à évoluer, en lien avec des changements de quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère. Un air plus chaud pouvant contenir plus d’humidité (7%/°C, relation de Clausius-Clapeyron), une augmentation des précipitations extrêmes en réponse au réchauffement est ainsi généralement attendue. Néanmoins, cette augmentation théorique n’est pas nécessairement observée dans toutes les régions et à tous les pas de temps, en lien notamment avec des changements de circulations atmosphériques (Blanchet et al., 2021).

Pour connaître l’évolution des précipitations dans un contexte de réchauffement climatique, des modèles de climat sont utilisés sur de longues périodes. De manière classique, on utilise soit des modèles de circulation générale (GCMs - General Circulation Models), appelés couramment modèles globaux de climat, soit des modèles régionaux (RCMs – Regional Climate Models). Avec des résolutions de l’ordre de 50 à 300 km pour les GCMs, et d’une dizaine de km pour les RCMs, ces modèles peinent à représenter les précipitations extrêmes infra-journaliers, notamment les extrêmes méditerranéens ou en topographie complexe (Caillaud et al. 2021). Outre leur résolution, en cause également leur paramétrisation de la convection profonde.

Depuis quelques années, il est possible d’utiliser des modèles régionaux de climat à résolution kilométrique (Convection-Permitting Regional Climate Models ou CP-RCMs, 1-3 km) dont la convection profonde est simulée de manière explicite. Ces modèles permettent de se rapprocher des échelles spatio-temporelles en jeu et ouvrent de nouvelles perspectives en termes d’analyse.

L’objectif du stage est de caractériser et d’étudier les tendances de précipitations extrêmes horaires en France à partir du CP-RCM CNRM-AROME (2.5km) forcé par la rénalyse ERA5 entre 1959 et 2023. Les données horaires issues des pluviomètres d’EDF et de Météo France seront utilisées pour la validation. Il s’agira d’appliquer la théorie des valeurs extrêmes (GEV) afin d’extraire des périodes de retour de précipitations horaires en chaque point de grille du CP-RCM. Une analyse non stationnaire régionale sera ensuite effectuée pour détecter de potentielles tendances sur la période.

Les différentes missions du stagiaire sont listées ci-dessous :
1) Revue de bibliographie des différents travaux déjà menés sur les précipitations extrêmes infra-journalières en France et Europe (modélisations, tendances…) et les modèles CP-RCM.
2) Prise en main des données du CP-RCM CNRM-AROME et des données pluviométriques
3) Application de la théorie des valeurs extrêmes pour obtenir des périodes de retour en climat stationnaire de 1959 à 2023 et comparaison des périodes de retour du CP-RCM et des pluviomètres.
4) Application de modèles GEV non stationnaires pour caractériser l’évolution des précipitations extrêmes horaires esur la période
5) Valorisation du travail : représentations spatialisées des résultats, rapport de stage et prémices d’articles scientifiques selon résultats.

Des interactions seront possibles avec un autre stage M2 sur une thématique proche, mais avec des
méthodes statistiques différentes, proposé par Cécile Caillaud (CNRM, Toulouse) et Elizabeth Harader-Coustau (Météo-France).

Compétences attendues
• Compétence et appétence pour les analyses statistiques
• Aisance en programmation (de préférence en R)
• Connaissances de base du système climatique appréciée

Laboratoire de rattachement : IGE

Encadrants
Juliette Blanchet (IGE) et Antoine Blanc (RTM-ONF)
Le stage se déroulera à l’IGE, dans l’équipe HMCIS.

Candidature
Transmettre CV et lettre de motivation à juliette.blanchet univ-grenoble-alpes.fr et antoine.blanc onf.fr

Références
Blanchet, J. ; Blanc, A. & Creutin, J.-D. (2021), ’Explaining recent trends in extreme precipitation in the Southwestern Alps by changes in atmospheric influences’, Weather and Climate Extremes 33, 100356.

Caillaud, C. ; Somot, S. ; Alias, A. ; Bernard-Bouissiиres, I. ; Fumière, Q. ; Laurantin, O. ; Seity, Y. & Ducrocq, V. (2021), ’Modelling Mediterranean heavy precipitation events at climate scale : an object-oriented evaluation of the CNRM-AROME convection-permitting regional climate model’, Climate Dynamics 56(5), 1717-1752.