Les inondations sur Nîmes le 3 Octobre 1988

I -GENERALITES SUR LES SITUATIONS A FORTES
PRÉCIPITATIONS DANS LE SUD-EST DE LA FRANCE.

Une des principales caractéristiques du climat méditerranéen est un régime pluviométrique plus ou moins sec, mais avec des pluies souvent intenses réparties sur un faible nombre de journées dans l'année.
On peut énumérer ici les principaux critères permettant de prévoir un fort épisode pluvieux sur la région Sud-Est.

-LA SAISON: c'est un critère issu de la climatologie. On observe en effet que les fortes pluies sont prédominantes en Automne. Octobre est à Nîmes le mois le plus arrosé de l'année, et 66% des records annuels de précipitations maximales en 24 h sont observés à cette saison.

-LA SITUATION A 500 HPA : (hpa mesure de pression en hecto-pascal) la condition nécessaire pour avoir de fortes précipitations est d'avoir un flux de Sud ( SW à SE}. induit sur la région, soit par 1a présence d'un thalweg froid se creusant sur le proche atlantique et traversant lentement la France, soit par l'isolement d'un minimum associé à une goutte froide entre le golf de Gascogne et la méditerranée occidentale.

-LA SITUATION ISOBARIQUE EN SURFACE: la situation d'altitude précédemment décrite doit s'accompagner en surface:

     1- d'un anticyclone continental, souvent axé sur la région Balkans-Scandinavie, avec prolongement vers la méditerranée
         orientale,
     2- d'une zone de basses pressions relatives comportant une dépression principale sur le proche océan,
     3- d'une dépression secondaire sur la péninsule Ibérique ou la Méditerranée occidentale.

    1-La présence d'une forte advection chaude dans le flux de SW -SE est presque toujours requise pour observer de
        fortes précipitations sur la régions,
     2-pour que les pluies soient vraiment très actives, il est nécessaire que cette poussée chaude soit associée à une goutte
        froide importante, l'air froid jouant le rôle de moteur de l'évolution.
     3-il faut θ'w élevée (température pseudoadiabatique du thermomètre mouillée) les conditions les plus favorables sont
        réunies quand la θ'w est supérieur à 15°c.

1- A 500 Hpa dès le samedi 1er octobre, la situation à 00h UTC (temps universel), met en évidence un vaste thalweg axé
    des Pays Scandinaves au sud des Côtes Marocaines. La particularité de ce thalweg, est l'isolement d'une dépression        centrée sur l'Orléanais (5680 hpa), et d'une goutte froide(-20 à - 21°c) entre Val de Loire-Loire Atlantique et Sud
    Aquitaine qui reste quasi stationnaire jusqu'au 3 octobre à 00h UTC.
    Ce n'est qu'à partir du 3 octobre à 12h UTC que l'on observe le déplacement vers le Nord-Est de cette goutte froide        (-18° sur Lyon, Nîmes restant dans l'air chaud à -15° depuis le 1er octobre).

2- En surface un anticyclone ( 1036 hpa) quasi -stationnaire, centré sur la Russie, constitue une zone de blocage
   Il retarde la progression vers l'Est d'un front froid ondulant, axé le matin du 3 octobre des Açores à la Norvège, et
     associé à un profond minimum <980 hpa ), centré à 00h UTC sur la Mer de Norvège. Sur la France dans un faible         gradient à caractère anticyclonique ( 1020 hpa) et à composante Est, se créent plusieurs petits minimums relatifs
     ( 1018 hpa) à l'Ouest du 5eme méridien Est. Le principal, situé à l'Ouest du Massif Central est associé à une
     importante masse d'air froid (θ'w 7 à 8), génère les remontées d'air chaud et humide d'origine méditerranéenne
     (θ'w 13 à 14°)
     A 6h UTC, le contraste des m < température du point de rosée) en surface est saisissant: 4 à 6° pour la région
     Aquitaine/ Midi-Pyrénées contre 15 à 17° pour les régions méditerranéennes.

3- La zone du conflit entre ces masses d'air reste stationnaire du Gard au Vaucluse une grande partie de la journée du 3
      octobre et ne s'évalue que lentement vers les Alpes l'après-midi, en s'atténuant.
    L'examen des images radar montre qu'à 00h UTC, une bande de fort échos s'organisait de Castries à Lédignan. Cette
    bande pivotant vers le SE et s'étendait à 06h 30 UTC de Sommières à Remoulins pour rester quasi stationnaire
    ensuite jusqu'à 11 h UTC,
    Les images dans le canal visible exploitable à partir de 7h du matin, montre la structure organisée en ligne et avec
    dans cette ligne, la présence de cumulonimbus sur Nîmes dans le créneau de 7h-9h du matin. Les cumulonimbus
    atteignent 10500 à 11300m. La présence de rosée pâle sur l'infra-rouge indique des températures de l'ordre de -55°
    Les images radars donnent des échos sur région ne dépassant pas le jaune ( intensité équivalente de 50 à 100mn/h),
    avec une réserve pour la période 5h15 -6h30 UTC (radar en panne).

-Climatologie: Octobre est souvent le mois des records de pluie sur la région. . Méditerranée encore chaude ( 19 à 20°),
provoquant l'augmentation des θ'w par la base.

-Les échos semblaient s'organiser dans le lit du vent d'altitude en donnant l'impression de se régénérer continuellement sur
place (apport permanent d'air chaud et humide).

-saturation des sols due aux pluies des 29 septembre (34mm à Nîmes), et du 1er octobre (22mm à Nîmes)

Le tableau 2 donne les valeurs extrèmes de pluie de diverses périodes de retour. On remarquera que les loi de Jenkinson et les lois Log-normale donnent des résultats comparables et assez nettement supérieurs à ceux de la loi de Gumbel, pour des période de retour supérieure à 100 ans.

	6 H			12 H
T(ans)	Gumbel	Jenkinson	Log-normal	Gumbel	Jenkinson	Log-normal
10	110	100	101	125	115	121
50	155	165	166	175	185	185
100	175	200	193	195	220	219
500	225	295	280	245	310	315
1000	245	340	326	270	360	350

Le tableau 3 donne les valeurs "maximales" tombées, sur des durées de 1 heure à 8 heures, le 3 octobre 1988. A Nîmes et dans ses environs. En raison du type d'appareillage des modes d'enregistrement et de divers incidents survenus aux appareils, il s'agit de valeurs probablement minimisées.

Lieu	1h*	2h	3h	4h	5h	6h	7h	8h
Courbessac	env 80	>=110	160	190		230		260
Kennedy		95	135	175	215	260	295	310
Mas de Ponge**			>220			300/350		>420

Tableau (3) Hauteurs maximales de pluie du 3 Octobre 1988
* Valeur estimée à partir du maximum en 30 min. soit 42mm entre 7h40 et 8h10
** durée de 3h30 à 8h30: les valeurs en 6h sont estimée à partir des intensités horaires moy.

A partir des ajustements, il est possible d'estimer les périodes de retour des hauteurs d'eau de pluie du tableau 3 pour des durées critique de 1h à 6h. Ces estimations sont présentées dans le tableau 4

Variation de temps	Période	Courbessac	Kennedy	Mas de Ponge
1h	64-88	56		26
1h	46-88	119		50
2h	64-88	77
	46-88	118
	64-88	110		550
3h	46-88	143		870
6h	64-88	126	210	400-880
	46-88(a)	500	1700	>5000
	46-88(b)	180	300	550-1200
	46-88(c)	200	350	700-200

Tableau (4) Périodes de retour des hauteurs maximales de pluie de Nîmes le 3/10/88

Les hauteurs étant distribuées suivant des fonctions de distribution à comportement asymptotique exponentiel, elles varient donc approximativement comme le logarithme des périodes de retour. Un écart modéré sur les hauteur entraîne donc un écart élevé sur les périodes de retour. Ainsi, pour la même loi de probabilité, et la même durée observe-t-on des écarts considérables de période de retour entre les stations de Nîmes-Courbessac et du Mas de Ponge.

Suivant les lois de distribution utilisées pour une même durée et une même station on observe également des écarts très importants de période de retour

Au regard de la station de référence de Nîmes-Courbessac et en considérant la période la plus fiable de 1964 à 1988 pour les durées critique de 2h à 6h, la période de retour du phénomène varierait de l'ordre de 100 à 150 ans environ.

Cependant si l'on considère une hauteur moyenne maximale de 6h de l'ordre de 260mm, comme elle fut observée à la Station Kennedy, la période de retour serait un peu plus élevée et de l'ordre de 200 à 250 ans.

En conclusion, l'analyse statistique des précipitations observées à la station de Nîmes-Courbessac permet d'estimer un ordre de grandeur de la période de retour de l'événement du 3 octobre 1988 soit: 150ans <= T <=250 ans

On pourrait avancer qu'une telle incertitude est incompatible avec une évaluation des aménagements de contrôle ou d'évacuation des ruissellements. En réalité, elle correspond pour des durées critiques de 6 heures à une variation des hauteurs de 13% (entre 230 et 260 mm).

De même, les divers traitements statistiques montrent qu'il est possible d'avoir de très grandes fluctuations des périodes de retour, pour un même lieu et une même durée (125 à 650 ans pour 6h à Nîmes-Courbessac). Au demeurant la faible durée des observations, l'hétérogénéité de l'échantillon doivent inciter à la prudence et ceci d'autant plus que les estimations des périodes de retour les plus faibles correspondent aux fonctions de distribution présentant les meilleurs ajustements aux observations

Sans doute les précipitations tombées sur le Nord-Ouest de la ville, et observées au Mas de Ponge, correspondent-elles à des périodes de retour plus élevées et de l'ordre de 400 à 500 ans, voire plus, Cependant, la fiabilité des observations n'autorise pas une estimation suffisamment précise, et ces valeur, d'ailleurs très localisées, ne peuvent être retenues pour juger de l'exceptionnalité du phénomène dans son ensemble.
L'ordre de grandeur ci-dessus doit ètre regardé comme prenant en compte un certain" coefficient de sécurité ", qu'il est d'usage de considérer dans l'art de l'Ingénieur.

T ans	1 h			2 h			3 h			6 h
T ans	a	b	c	a	b	c	a	b	c	a	b	c
10	48	60	57	64	90	71	73	107	89	90	140	104
20	58	66	59	79	106	84	88	123	108	110	164	134
50	73	76	69	97	125	102	111	140	136	139	193	173
100*	82	82	78	113	135	114	130	154	159	162	212	215
200*	92	89		128	142		150	163		187	230
500*	106	98	96	150	150	150	180	175	216	220	250	312

Tableau (5) Hauteur des pluies à Montpellier et Nîmes
a) Montpellier-Bel Air (station INRA) 1921-1971 : 51 ans
b) Montpellier-Fréjorgues (station météo) 1957-1979 : 23 ans
c) Nîmes-Courbessac (station météo) 1964-1988 : 25 ans
* Valeurs extrapolées

Dans le Tableau 5 ont été portées les hauteurs de pluie maximales sur des durées de 1 h à 6 h et des périodes de retour de 10 à 500 ans En raison de la nature des séries observées, les valeurs pour des périodes de retour supérieures à 50 ans ne sont données qu'à titre indicatif. Les hauteurs observées à Montpellier-Fréjorgues résultent d'un ajustement manuel aux fréquences empiriques et ne sont également données qu'à titre indicatif, Dans l'ensemble, il apparaît que les hauteurs H sont du même ordre de grandeur aux trois stations Pour les pluies de 1 heure, les écarts sont modestes et n'excédent pas 10 à 20 %. Ils peuvent atteindre 30 à 40 %, pour les durées de 2 à 6 heures.
la faible longueur des séries d'observation et leur hétérogénéité (présence d'évènements intenses en 2 h à 6 h à Fréjorgues et Nîmes) expliquent ces écarts. Ceci montre encore la prudence avec laquelle doivent être considérés les résultats d'extrapolation de séries ponctuelles courtes.

Le Tableau 6, ci-après, présente une collection très partielle d'événements ayant donné lieu à de très fortes précipitations, comparables ou supérieurs à celle observées à Nîmes le 3 octobre 1988. Si l'on exclut la précipitation " monstrueuse " de 313 mm en 1 h 30 à Molitg les Bains ( Pyrénées Orientales ), et en ne considérant que les précipitations sur des durées de 1 h à 6 h, c'est donc au minimum 15 précipitations, dont 13 en Languedoc- Roussillon qui auraient pu donner lieu à de sérieux dégâts dans l'agglomération nîmoise, Ces événements ont été observés au cours d'une période de 48 ans. ils ont donc une période de retour maximale de 3 ans dans la région médittérranéenne et de 3.5 à 4 ans en Languedoc,Roussillon (département de l'Aude exclu). Si, maintenant, on fait l'hypothèse qu'ils peuvent se produire de façon uniforme dans la bande côtière des départements des Pyrénées Orientales, de l'Hérault et du Gard. à des altitudes inferieures à 200 m, il peut être possible d'estimer empiriquement la période de retour de ce type d'événement, en un lieu donné de ce secteur. Nous avons procédé à des simulations numériques selon les hypothèses de base suivantes
surface concernée par les orages 8000 km2 environ
surface des événements de 300 à 500 km2 pour des phénomènes orageux convectifs Elle peut être nettement supérieure pour des phénomènes frontaux (pluies " cévenoles ", par exemple)
surface maximale de bassins versants d'une agglomération 50 à 100 km2. Il s'agit de la surface d'unités hydrologiques individualisées, comprenant la ville entière ou une partie et (ou) des bassins versants périphériques ou extérieurs dont les écoulements empruntent le réseau d'évacuation des eaux pluviales de l'agglomération. Ces valeurs peuvent être considérées comme des bornes supérieures (30 km2 env pour Nîmes et les bassins des cadereaux, 15 km2 env pour le bassin du Verdanson à Montpellier, 12 km2 pour le bassin du ruisseau d'Ariège à Béziers etc...)
Les résultats des simulations pour 2 bassins versants de 49 et 81 km2, localisé en deux points différents de la région (1000 tirages aléatoires pour chaque jeu d'essai) indiquent que pour une période de retour de 3 à 4 ans, dans la région d'un phénomène ponctuel (300 à 500 km2) à caractère exceptionnel, les bassins versants sont touchés à plus de 80 % avec une période de retour maximale T répondant à 100 ans <= T <= 180 ans
On notera que ce résultat est du même ordre de grandeur que celui proposé dans le paragraphe précèdent et résultant de l'analyse statistique des données de Nîmes-Courbessac sur la période 64-88
L'hypothèse d'une distribution de probabilité spatiale uniforme dans la région considérée est sans doute incorrecte et certaines zones pourraient être plus favorables à l'apparition des événements étudiés. On marque cependant d'informations nécessaires pour affiner les estimations. En outre il convient de na pas perdre de vue que les indications du tableau 6 sont partielles, que nous n'avons pu consulter toutes les sources disponibles et que d'autre part, le réseau régional de pluviographes ne permet d'approfondir amplement les données.