Les tempêtes de vent constituent l’un des dangers naturels les plus importants dans notre pays. En 1999, l’ouragan Lothar engendra des dommages considérables, dont le coût se monta à près de 1,8 milliards de francs ; il causa également la mort de quelque 80 personnes en Europe, dont 14 en Suisse. Les rafales de vent atteignirent des pointes entre 110 et 150 km/h dans la plupart des régions de plaine du nord des Alpes. Cependant, des vitesses de vent nettement plus faibles peuvent suffire à causer des dégâts considérables. En Suisse, des dommages significatifs dus à des tempêtes de vent ont été observés à plusieurs reprises au cours des dernières décennies.
Avec quelle fréquence des vitesses de vent extrêmes sont-elles susceptibles de se produire en Suisse ? En termes statistiques, la fréquence d’un épisode de vents violents peut être exprimée sous la forme d’une « période de retour », mesurée en années. La période de retour exprime le laps de temps moyen entre deux épisodes d’intensité égale ou supérieure à un seuil donné. C’est une fonction de l’intensité (donc de la vitesse) du vent : plus la vitesse augmente, plus la période de retour correspondante est élevée.
Une analyse statistique permet d’exprimer les rafales de vent maximales en fonction de la période de retour. La relation entre les deux paramètres peut être représentée sous forme graphique. Les résultats de l’analyse pour la station de Zurich-Fluntern sont montrés à titre d’exemple dans la figure 1. L’axe vertical indique la vitesse des rafales de vent, tandis que l’axe horizontal représente la période de retour (échelle logarithmique). La courbe bleue constitue le résultat de l’analyse statistique, et montre la relation entre l’intensité des rafales de vent et la période de retour. Enfin, les rafales observées lors de différents épisodes de vents violents sont indiquées par des points noirs.
Fig. 1: Rafales de vent en fonction de la période de retour à Zurich-Fluntern. La courbe bleue représente la fonction calculée au moyen d'une analyse statistique. Les rafales mesurées entre 1981 et 2007 sont symbolisées par des points noirs. Voir texte pour des explications supplémentaires.
figure1.png, 17 KBA partir de la figure 1, il est possible de déterminer la période de retour correspondant à n’importe quelle vitesse de vent, et vice-versa. Ainsi, la période de retour calculée pour la rafale de vent maximale de l’ouragan Lothar à Zurich-Fluntern est de 44 ans environ (flèche rouge). Il est à noter, cependant, que l’estimation de cette valeur comporte une grande incertitude (voir figure 2). A l’inverse, une période de retour de deux ans correspond à une rafale de vent de plus de 127 km/h (flèche rouge). En d’autres termes, des rafales d’une intensité égale ou supérieure à 127 km/h sont susceptibles de se produire tous les deux ans en moyenne à Zurich-Fluntern.
La figure 2 résume les résultats de l’analyse statistique pour différentes stations. En plus des paramètres représentés dans la figure 1, les limites de l’intervalle de confiance à 95% sont symbolisées par des courbes vertes. Cet intervalle est une mesure de l’incertitude de la fonction estimée (représentée par la courbe bleue), et décrit le domaine dans lequel la « vraie » fonction se trouve avec une probabilité de 95%. L’on observe que l’intervalle de confiance s’élargit rapidement lorsque la vitesse de vent augmente ; en d’autres termes, l’incertitude de la fonction estimée est plus grande.
Fig. 2: Résultats de l'analyse statistique pour six stations de mesure. Pour la légende, voir figure 1. Les intervalles de confiance sont représentés en vert. Les trois rafales de vent les plus fortes mesurées entre 1981 et 2007 sont accompagnées de la date de mesure.
figure2.png, 241 KBLes différences entre les climatologies des rafales de vent des différentes stations sont particulièrement marquantes. Les stations situées sur des pics de montagne particulièrement exposés au vent (La Dôle, Pilatus) montrent des vitesses de vent nettement plus élevées que les stations moins exposées. Cependant, des différences significatives peuvent également être observées entre des stations de plaine. Ces variations sont essentiellement dues à la position géographique ainsi qu’à la topographie. Ainsi, la station de Zurich-Fluntern, située en hauteur sur le versant ouest d’une colline, enregistre en général des rafales de vent plus fortes que d’autres stations de plaine. Les stations tessinoises de plaine mesurent des rafales sensiblement plus faibles que celles situées au nord des Alpes : la station de Stabio n’a enregistré aucune rafale supérieure à 100 km/h sur toute la période de mesure (1981 à 2007).
L’estimation de la fréquence de vitesses de vent extrêmes permet d’évaluer la distribution spatiale des risques liés aux tempêtes de vent et de déterminer des seuils d’alarme appropriés. De telles informations sont d’une importance inestimable dans un pays densément peuplé comme la Suisse.
Référence :
Rapport de travail n° 219 « Extreme value analysis of wind observations over Switzerland » (en anglais)
Contact:
Paulo Ceppi, Service de Climatologie de MétéoSuisse
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