Safran-Isba-Modcou

La chaîne Safran-Isba-Modcou a été développée dans le cadre d’une coopération entre le CNRM-GAME et le Centre de géosciences de Mines ParisTech.
Elle simule sur la France les flux d’eau et d’énergie à la surface, ainsi que l’évolution du débit des rivières et des principales nappes. Ce modèle a été porté en 2003 dans l’environnement opérationnel de Météo-France et continue à être utilisé dans de nombreuses actions de recherche.

  Description

La chaîne est composée de 3 modèles :

  • SAFRAN/France est un système d’analyse à mésoéchelle de variables atmosphériques près de la surface. Il utilise des observations de surface, combinées à des données d’analyse de modèles météorologiques pour produire les paramètres horaires nécessaires au fonctionnement d’ISBA au pas de temps horaire. Ces paramètres (température, humidité, vent, précipitations solides et liquides, rayonnement solaire et infrarouge incident), sont analysés par pas de 300m d’altitude. Ils sont ensuite interpolés sur une grille de calcul régulière (8 x 8 km).
  • ISBA (Interaction sol-biosphère-atmosphère) simule les échanges d’eau et d’énergie entre le sol et l’atmosphère. La version utilisée dans la chaîne SIM utilise 3 couches de sol (surface, zone racinaire, zone profonde), et deux températures (température de surface globale du continuum sol-végétation et température profonde). ISBA simule l’ensemble des flux d’eau avec l’atmosphère (interception, évaporation, transpiration) et avec le sol (ruissellement des précipitations et drainage dans le sol). Son pas de temps est de 5 minutes.
  • MODCOU, est un modèle hydrologique distribué. Il utilise en entrée le ruissellement et drainage d’ISBA pour calculer l’évolution des nappes (actuellement seules les nappes de la Seine et du Rhône sont représentées) et le débit des rivières (900 points simulés actuellement). Sa maille de calcul varie de 64 à 1 km en fonction de la limite des bassins versants et du réseau hydrographique. Son pas de temps est de trois heures.

Schéma de la chaîne Safran-Isba-Modcou

Références

Durand Y., Brun E., Mérindol L., Guyomarc’h G., Lesaffre B., Martin E. (1993) : "A meteorological estimation of relevant parameters for snow models", Annals of Glaciol., Vol 18, 65-71.

Habets F., A. Boone, J.L Champeaux, P. Etchevers, L. Franchistéguy, E.Leblois, E. Ledoux, P. Le Moigne, E. Martin, S. Morel, J. Noilhan, P.Quintana Segui F. Rousset-Regimbeau, P. Viennot (2008)) : The SAFRAN-ISBA-MODCOU hydrometeorol-ogical model applied over France, Journal of Geophysical Research D : Atmospheres 113, D06113 (2008) 18

Quintana-Seguí, P., P. Le Moigne, Y. Durand, E. Mqrtin$ . Habets, M. Baillon, C. Canellas, L. Franchisteguy, and S. Morel, 2008 : Analysis of Near-Surface Atmospheric Variables : Validation of the SAFRAN Analysis over France. J. Appl. Meteor. Climatol., 47, 92-107.

Vidal, J.-P., Martin, E., Franchistéguy, L., Baillon, M. and Soubeyroux, J.-M. (2010), A 50-year high-resolution atmospheric reanalysis over France with the Safran system. International Journal of Climatology, 30 : 1627–1644. doi : 10.1002/joc.2003

 Actions de recherche et operationnelles

Les principales utilisations de la chaîne SIM portent sur :

  • La connaissance du bilan de surface à l’échelle de la France

Habets F., A. Boone, J.L Champeaux, P. Etchevers, L. Franchistéguy, E.Leblois, E. Ledoux, P. Le Moigne, E. Martin, S. Morel, J. Noilhan, P.Quintana Segui F. Rousset-Regimbeau, P. Viennot (2008)) : The SAFRAN-ISBA-MODCOU hydrometeorol-ogical model applied over France, Journal of Geophysical Research D : Atmospheres 113, D06113 (2008) 18

Quintana Seguí, P., Martin, E., Habets, F., and Noilhan, J. : Improvement, calibration and validation of a distributed hydrological model over France, Hydrol. Earth Syst. Sci. 13, 163–181, 2009

Vidal, J.-P., Martin, E., Franchistéguy, L., Habets, F., Soubeyroux, J.-M., Blanchard, M., and Baillon, M. : Multilevel and multiscale drought reanalysis over France with the Safran-Isba-Modcou hydrometeorological suite, Hydrol. Earth Syst. Sci., 14, 459-478, 2010

  • L’impact du changement climatique sur le débit des rivières et les nappes

Boé, J., Terray L., Martin E., Habets F. (2009) : Projected changes in components of the hydrological cycle in French river basins during the 21st century. Water Resour. Res., 45, W08426, doi:10.1029/2008WR007437

Quintana Seguí P. , A. Ribes, E. Martin, F. Habets, J. Boe, Comparison of three downscaling methods in simulating the impact of climate change on the hydrology of Mediterranean basins, Journal of Hydrology, 383, 111,124.

  • La prévision d’ensemble des débits et l’assimilation des débits passés pour l’amélioration de l’état initial.

Thirel G., F. Regimbeau, E. Martin, J. Noilhan and F. Habets (2010) : Short- and medium-range hydrological ensemble forecasts over FranceAtmos. Sci. Let., DOI : 10.1002/asl.254

Thirel, G., Martin, E., Mahfouf, J.-F., Massart, S., Ricci, S., and Habets, F. : A past discharges assimilation system for ensemble streamflow forecasts over France – Part 1 : Description and validation of the assimilation system, Hydrol. Earth Syst. Sci., 14, 1623-1637, doi:10.5194/hess-14-1623-2010, 2010

Thirel, G., Martin, E., Mahfouf, J.-F., Massart, S., Ricci, S., Regimbeau, F., and Habets, F. : A past discharge assimilation system for ensemble streamflow forecasts over France – Part 2 : Impact on the ensemble streamflow forecasts, Hydrol. Earth Syst. Sci., 14, 1639-1653, doi:10.5194/hess-14-1639-2010, 2010

  • La prévision saisonnière des ressources hydrologiques

Céron J.-P., G. Tanguy, L. Franchistéguy, E. Martin, F. Regimbeau, J.-P. Vidal (2010) Hydrological seasonal forecast over France : feasibility and prospects Atmos. Sci. Let. 11 : 78-82 DOI : 10.1002/asl.256.

  • Le suivi opérationnel du bilan hydrique

Soubeyroux J.-M., Martin E., Franchistéguy L., Habets F., Noilhan J., Baillon M., Regimbeau F., Vidal J.-Ph., Le Moigne P., Morel S. (2008) L’application Safran - Isba - Modcou (SIM), un outil pour la production opérationnelle et les études hydrométéorologiques, La Météorologie, 8, 63, Novembre 2008, 40-45.