Le projet Explore2 a calculé 13 indicateurs ’Débit’ à partir de l’ensemble inédit de projections hydrologiques nommé EXPLORE2-2024 :

- 9 modèles d’hydrologique de surface (utilisant les forçages atmosphériques corrigés par la méthode ADAMONT)

- 6 modèles d’hydrologique de surface (utilisant les forçages atmosphériques corrigés par la méthode CDF-t)

Soit 1060 simulations hydrologiques élaborés sur près de 4000 points de simulation répartis toute la France hexagonale.

• Les différents produits

À ce jour, les indicateurs ‘Débit’ sont téléchargeables au format NetCDF via l’espace Données&Produits – accès simplifié. Il s’agit de chronique continue entre la période historique et future. Chaque indicateur est calculé pour toutes les simulations d’hydrologie de surface du jeu EXPLORE2.

Avec 9 modèles hydro forcé par 36 simulations atmosphériques corrigés par la méthode ADAMONT et 6 modèles hydro forcé par 36 simulations atmosphériques corrigés par la méthode CDF-t, cela donne 324+216 = 540 fichiers par indicateurs.

13 indicateurs ‘Débit’ sont calculés à partir de données quotidiennes, permettant l’étude de la variabilité (Q5, Q10, Q50, Q90, Q95), de l’amplitude (moyennes, QMNA, VCN10, VCN3, QJXA, VCX3) et du timing (tVCX3, tQJXA) des débits.

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• Les exceptions à connaître

• Les périodes historique et future ne sont pas séparées, d’où dans le nom du fichier : ‘historical-rcp85’

• Des périodes d’échantillonnage spécifiques et variables, d’où l’ajout de la variable ‘sampling period’ → cf paragraphe ci-dessous

• Regroupement des domaines du modèle EROS : Bretagne et Loire (contrairement aux données quotidiennes)

• Il n’y a pas le même nombre de stations entre les fichiers des données de base et les fichiers des indicateurs. Dû à un nettoyage correspondant à des projections hydrologiques jugées numériquement aberrantes. Attention les index stations ne seront donc pas les mêmes. Il faudra bien se référer à la variable code (pour CodeHydro).→ cf paragraphe ci-dessous

• L’unité spécifique pour les indicateurs date : ‘yearday’ → cf définition ci-dessous.

Définition des indicateurs

Les indicateurs sont calculés à partir de données quotidiennes et en série temporelle (1 valeur par année). La fréquence d’agrégation peut aller du mensuel, saisonnier à l’annuel. Néanmoins la définition des périodes d’échantillonnage diffère en fonction de l’indicateur à calculer et de la localisation de la station. Par exemple :

- Les débits classés sont sur une période d’échantillonnage en année civile : de 01-01 à 12-31

- Le QA suit l’année hydrologique définie par l’INRAE : de 09-01 à 08-31

- Les variables d'étiages (comme le VCN3 et VCN10) sont dérivées sur une saison "estivale" (c’est-à-dire qui captent l'étiage d'été). Le nom de la période est noté ‘seas-MJJASON’ mais correspond plutôt à l'événement considéré.

Ces périodes d’échantillonnage ont été choisies pour correspondre au mieux à l’indicateur et aux caractéristiques de chaque station. C’est pourquoi dans les fichiers indicateurs ‘Débit’ au format NetCDF une variable a été ajouté, nommée ‘sampling_period’ qui précise pour chaque station la période d’échantillonnage. Par exemple "from 09-01 to 08-31".

Une autre conséquence de cette période d’échantillonnage intra annuelle, concerne les années de début et de fin, qui peuvent être privées de données. S’il y a plus de 3 % de valeur manquante par échantillon, la valeur a été mise à NA. C’est le cas pour le QA dont les valeurs de l'année 2100 sont calculées mais mises à NA puisqu'il y a plus de 3 % de lacunes étant donné que le mois d’août est manquant. A noter que, puisque la période d’échantillonnage dépend de la station, il est possibilité pour que pour une même année de début ou de fin de chronique, une station ait une variable en NA alors qu'une autre station non.

- La moyenne du débit (QA) [m3/s] :

Cet indicateur est calculé aux fréquences mensuelle, saisonnière (DJF, MAM, JJA et SON) et annuelle. Pour chaque année, on moyenne toutes les valeurs du débit journalier sur la période considérée. On obtient une valeur par année, ce qui nous donne l’indicateur en série temporelle.

- Les débuts classés (Q5A, Q10A, Q50A, Q90A, Q95A)  [m3/s] :

Cet indicateur est calculé uniquement à la fréquence annuelle. Pour chaque année, on calcule les percentiles en question sur toutes les valeurs de débit journalier sur la période considérée. On obtient une valeur par année, ce qui nous donne l’indicateur en série temporelle.

- Le début mensuel minimum annuel (QMNA) [m3/s] :

Cet indicateur est calculé uniquement à la fréquence annuelle. Pour chaque année, on extrait la valeur du débit moyen mensuel d’étiage (le plus bas) de chaque année. On obtient une valeur par année, ce qui nous donne l’indicateur en série temporelle.

- Le débit minimum annuel sur 3 ou 10 jours consécutifs (VCN3, VCN10) [m3/s] :

Cet indicateur est calculé pour différentes fréquences : saisonnière et annuelle ‘hydro’. Pour chaque année, on extrait la moyenne mobile la plus base des débits journaliers sur une fenêtre de x jours, pour la période considérée. On obtient une valeur par année, ce qui nous donne l’indicateur en série temporelle.

- Le débit journalier maximum annuel (QJXA) [m3/s] :

Cet indicateur est calculé uniquement à la fréquence annuelle ‘hydro’. Pour chaque année, on extrait la valeur maximale du débit journalier. On obtient une valeur par année, ce qui nous donne l’indicateur en série temporelle.

- Le débit maximum annuel sur 3 jours consécutifs (VCX3) [m3/s] :

Cet indicateur est calculé uniquement à la fréquence annuelle ‘hydro’. Pour chaque année, on extrait la moyenne mobile la plus haute des débits journaliers sur une fenêtre de 3 jours, pour la période considérée. On obtient une valeur par année, ce qui nous donne l’indicateur en série temporelle.

- Date à laquelle a lieu le débit maximum annuel sur 3 jours consécutifs (tVCX3) [yearday]* :

Cet indicateur est calculé uniquement à la fréquence annuelle ‘hydro’. Pour chaque année, on extrait le jour julien correspondant à la moyenne mobile la plus haute des débits journaliers sur une fenêtre de 3 jours, pour la période considérée. On obtient une valeur par année, ce qui nous donne l’indicateur en série temporelle.

- Date à laquelle a lieu le débit journalier maximum annuel (tQJXA) [yearday]* :

Cet indicateur est calculé uniquement à la fréquence annuelle ‘hydro’. Pour chaque année, on extrait le jour julien correspondant à la valeur maximale du débit journalier. On obtient une valeur par année, ce qui nous donne l’indicateur en série temporelle.

*[yearday] : est un jour julien avec pour référence non pas une date dans le passé mais le premier janvier de l'année de la donnée (donc qui prend en compte les années bissextiles). La définition est : nombre de jours écoulé depuis le 1er janvier de l’année considérée.

Retrait de station dont les projections hydro ont été jugées numériquement aberrantes

Notons que le calcul des indicateurs ‘Débit’ (pour la réalisation des fiches de résultats) a été l’opportunité d’expurger le jeu de données de projections hydrologiques jugées numériquement aberrantes. Le protocole suivant a été mis en œuvre sur les chroniques de débits annuels et les moyennes sur les périodes de référence.

L’aspect atypique est mesuré sur les modules QA (moyenne des débits annuels) relativement à des médianes et un écart-type calculés sur l’ensemble des projections disponibles au point de simulation considéré ; en effet, nous ne disposons pas de données de référence en chaque point de simulation et nous supposons qu’en absence d’observations, la meilleure estimation est celle donnée par une estimation de type multi-modèles (toutes projections confondues).

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