Seine : une crue 2016 demi-millénaire…

Nous allons aujourd’hui nous intéresser longuement à la crue de la Seine que nous venons de vivre.

Nous avons parlé hier du pic historique de chaleur de cet hiver.

Il y a une chose importante avec le changement climatique : il ne faut pas non plus lui mettre sur le dos 100 % des événements climatiques anormaux, certains arrivent en effet régulièrement.

Mais a contrario, il ne faut pas non plus le blanchir trop vite, comme cela a été fait avec la crue, qualifiée bien trop vite dans les médias de simplement « trentennale ».

Nous allons voir que ce n’est pas du tout le cas…

I. Les précipitations de mai

Commençons par le commencement : les précipitations tombées à Paris au mois de mai :

On voit donc qu’on a battu un record de 130 ans – et pas qu’un peu : + 35 % ! (179 contre 133 mm…)

Cela donne ceci en écart à la moyenne (années plus humides que la normale en bleu, plus sèches en orange) :

Le mois de mai a donc été très arrosé – d’où les problèmes de la Seine…

Voici d’ailleurs la situation fin mai, avec une dépression centrée sur l’Allemagne, qui a déclenché de forts courants d’Est :

et la vidéo de synthèse que je vous propose :

(En haute résolution ici)

II. Le bassin versant de la Seine

Bien entendu, les seules précipitations à Paris ne sont pas un indicateur parfait, car la Seine charrie en fait les eaux d’un immense bassin versant.

Animation flash :

Celui de la Seine représente donc près de 80 000 km², soit 15 % du pays :

Toute goutte d’eau tombant sur cette zone et non évaporée, non absorbée, non stockée en sous-sol va ruisseler dans la Seine jusqu’au Havre.

Les autres bassins versants du pays :

III. La Seine

Nous n’allons pas développer trop longuement sur la Seine, nous vous renvoyons sur l’article Wikipédia idoine.

Signalons simplement pour mémoire qu’aux temps anciens, elle disposait d’un bras supplémentaire, rive droite, qui s’est envasé avec le temps :

On en a encore trace sur ce plan de 1550 (à gauche, le long des remparts de l’enceinte – carte orientée à l’Est) :

Il y a donc logiquement une tendance pour la Seine a retrouver son ancien lit durant les crues, à travers les buttes et collines :

IV. Les très grandes crues de la Seine

On dispose de mesures de la hauteur des crues de la Seine :

• parfaites depuis 1885
• fiables depuis 1800
• assez fiables depuis 1719
• indicatives depuis 1649

Voici donc les très grandes crues – de plus de 5 mètres (N.B. : attention le niveau se mesure à partir du niveau zéro, qui correspond aux basses-eaux de 1719, pas du fond du lit, qui se situe environ 2 mètres en dessous) :

Zoomons à partir de 4 mètres :

Supprimons ici les années sans crue (on perd donc le repère temporel) :

Voici pour plus de lisibilité la même chose (en gardant le repère temporel) mais avec des points :

En zoomant à 4 mètres :

On observe donc :

• 3 crues centennales (1658, 1740, 1910), de plus de 8 mètres,
• des crues exceptionnelles de 7 à 8 mètres, plutôt cinquantennales,
• des crues majeures de 6 à 7 mètres, plutôt trentennales,
• de fréquentes grandes crues de 5 à 6 mètres.

Carte des crues de 1658, 1740 et 1802 – cliquez pour la haute-résolution

Crue de 1802

Un document illustrant la crue de 1802

Crue de 1910

Concernant ces crues anciennes, je vous recommande ces pages : anciennes crues, 1910 ici, ici et là, crues récentes

V. La hauteur de la Seine

On peut recommencer l’exercice à partir de 1870, puisqu’on dispose alors de données fiables pour toutes les années (et non plus pour les seules années de crue).

Voici donc le niveau maximal du fleuve chaque année :

Avec des couleurs :

En zoomant à 4 mètres :

Avec des points :

Lissons par pas de 3 ans glissants la hauteur maximale annuelle :

ou par pas de 5 ans :

On voit alors apparaître un étonnant cycle des pics de hauteur de la Seine, d’une douzaine d’années.

Intéressons-nous alors pour plus de précision, non plus à la hauteur de plus haut jour de l’année, mais à la distribution de la hauteur quotidienne moyenne de la Seine sur 130 ans, soit durant près de 50 000 jours.

Par pas de 1 mètre :

Par pas de 10 cm. :

Par pas de 1 cm. :

On note au passage le poids très important de la queue de distribution supérieure.

Ou en zoomant :

On arrive donc à une hauteur moyenne de la Seine de 1,43 m., et à une médiane de 1,13 m.

VI. Les basses-eaux

Précédemment, on s’est longuement intéressé aux crues, donc au maximum annuel.

Nous allons analyser ici le phénomène contraire, avec le minimum annuel, appelé étiage (de aestas, été – car il arrive l’été, enfin, normalement…).

On rappelle que le niveau zéro est la niveau minimal de la Seine en 1719 (et non pas le fond du lit), année très sèche ; il peut donc bien y avoir des niveaux négatifs…

1946 est exceptionnelle, avec – 1,67 m., car les autorités ont sciemment abaissé le niveau (cela s’appelle « opérer un chômage du fleuve ») à la fin de la guerre pour contrôler le lit. Cela avait déjà été le cas durant la guerre, où la Seine fut chômée en août 1942 et juillet 1943 sur ordre des autorités allemandes (persuadés que les Parisiens avaient immergé armes et munitions en vue d’une future insurrection), puis en octobre 1944, pour inspecter les piles des ponts.

Le Pont Marie de nos jours

Le Pont Marie le 19 août 1942

Août 1942 : des Parisiens à la pêche aux écrevisses…

Voir d’autres photos ici, ici, ici et ici.

Pour information sur les étiages, dont on parle beaucoup moins, chez Pierre de l’Estoile on lit que : « Le jeudi 3 janvier 1591, qui estoit le jour Sainte-Geneviève, la rivière de Seine, qui estoit si basse en ceste saison que l’on pouvoit quasi aller à pied sec du quai des Augustins en l’isle du Palais (ce qui n’avait été vu de mémoire d’homme), vint à croistre ce jour sans aucune cause apparente« . Les eaux les plus basses du XIXe siècle auraient été observées le 29 septembre 1865, à -1,30 m., laissant apercevoir le sol de la rivière.

Rappelons enfin que 4 lacs artificiels de retenue d’eau ont été mis en place pour diminuer l’ampleur des crues à Paris :

• lac de Pannecière en 1949 (82 M m3),
• lac d’Orient en 1966 (205 M m3),
• lac du Der-Chantecoq en 1974 (350 M m3)
• et les lacs Amance et du Temple en 1990 (170 M m3).

Un 5e lac de Seine est en projet.

Les quatre grands lacs de Seine fonctionnent de la même manière. En hiver et au printemps (de novembre à juin), les lacs-réservoirs sont progressivement remplis, grâce aux canaux d’amenée ou au barrage, puisqu’à ces périodes les rivières sont au plus haut. Des prélèvements supplémentaires sont opérés en période de crue, ce qui limite ainsi les inondations : c’est l’« écrêtement des crues » – ils ne les suppriment pas, mais ces grands lacs permettraient pour une crue comme celle de 1910 de réduire de 60 cm l’eau à Paris. De juillet à octobre a lieu le « soutien d’étiage » : lorsque, durant l’été, les cours d’eau sont à leur niveau le plus bas, l’eau contenue dans les lacs leur est restituée.

On observe bien le soutien d’étiage dans notre graphique : on ne connait plus les périodes de très basses eaux du XIXe siècle.

VII. Les niveaux moyens

Voici enfin la moyenne annuelle de hauteur du fleuve :

Lissons sur 3 ans :

ou 5 ans :

On retrouve bien les cycles de 10/12 ans, qui ne concernent donc pas que les événements extrêmes, mais aussi les niveaux moyens… Il est probablement lié au cycle du soleil.

Nous sommes apparemment dans la fin d’une phase croissante, proches du maximum.

En synthèse :

VIII. La distribution des crues

Revenons à notre crue de juin 2016.

Elle a été qualifiée de « trentennale », car son niveau correspond en effet à un niveau qui revient environ tous les 30 ans.

Mais il y a une vraie faille dans l’analyse.

C’est comme pour les températures : si on dit « Aujourd’hui, il fait 30 °C », c’est une bonne information, mais il est aussi utile de savoir si c’est le 15 août ou le 15 décembre, afin de l’analyser correctement. Dans un cas c’est un record, dans l’autre non…

Voici donc, afin de poursuivre notre étude, la distribution mensuelle des très grandes crues, que nous avons identifiées précédemment.

On voit donc que les très grandes crues se concentrent (évidemment) entre décembre et mars.

Juin 2016 voit ainsi la première grande crue durant ce mois depuis 370 ans…

Voici la répartition en fonction de la hauteur de la crue :

Et ici les seules crues exceptionnelles, de plus de 6 mètres, depuis 370 ans :

On voit bien le côté très exceptionnel de ce que nous venons de vivre…

Comme de nombreuses actions ont été entreprises après la crue de 1910 (et même un peu avant) pour limiter les crues (aménagements, lacs de Seine…), refaisons ces trois graphiques mais à partir de seulement 1885, afin de se rapprocher de la situation présente :

Dans ces conditions, 2016 apparaît même encore plus exceptionnelle.

IX. La crue de 2016

Traçons le maximum annuel du mois de juin de chaque année depuis 1885 :

L’exception 2016 est alors patente…

Vous pourriez soulever le fait que, si la crue est du 4 juin, les pluies sont surtout du 31 mai.

C’est vrai, représentons alors les mois de mai et juin à la fois :

Cela ne change presque rien… De même, si nous rajoutons les mois d’avril à septembre :

Juin 2016 reste bien le record depuis 130 ans…

Arrive à ce stade le (très bref) moment statistique. Pour analyser une distribution, on s’intéresse d’abord à la moyenne.

Mais on peut avoir deux distributions très différentes avec la même moyenne :

On calcule alors l’écart-type (SD en anglais, noté sigma σ), qui est simplement la moyenne des valeurs absolues des « écarts à la moyenne », et mesure donc « la largeur » moyenne de la distribution.

On peut alors comparer une observation à la valeur de l’écart-type. Plus elle s’en éloigne (ex. : 3 fois l’écart type = 3 σ, ou 5 σ…), plus elle est statistiquement rare.

À titre d’exemple, Motorola a introduit en 1986 un processus d’amélioration drastique de la qualité, baptisé Six sigma. Car dans la production, un niveau de qualité égal à 6 σ est proche du zéro défaut, avec un taux de rebut de 0,0000002 %, soit deux pièces au rebut pour un milliard de pièces produites… (Source)

Notez le : « le passage de 3 à 6 sigma génère une qualité 20 000 fois supérieure« . Bon, cela s’applique à une distribution suivant une loi normale, ce que cette distribution n’est clairement pas (sachant en plus qu’une loi normale sous-estime les évènements extrêmes). Mais cela donne une idée de l’impact majeur d’une augmentation des sigma sur les fréquences.

Voici ce qu’on obtient si on calcule les moyennes et écarts-type sur toutes les valeurs journalières de l’année :

On a un maximum absolu depuis 1885 à 8,62 m en 1910, représentant 9 σ : c’est vraiment très rare (d’où le centennal, donc moins d’une fois sur 36 500…, soit 0,003 %) .

2016, avec ses 6,10 m, apparaît donc assez loin, avec 6 σ, ce qui reste cependant assez rare.

Malheureusement, en raisonnant ainsi, on dilue beaucoup la réalité : pourquoi comparer la grande crue de janvier 1910 avec des valeurs de la Seine en plein été ?

Recommençons l’analyse, mais, en comparant cette fois les valeurs d’une crue à toutes les valeurs de la Seine mais uniquement le même mois, sur 130 ans. On calcule alors des moyennes et écarts-types différents pour chaque mois, et donc on peut calculer pour chaque mois le record historique du mois, exprimé en nombre d’écarts-types du moi. On arrive à ceci (ne partez pas, c’est très visuel en fait) :

Synthèse pour ceux qui n’aiment pas les statistiques : on s’aperçoit que de 1885 à 2015 tous les records mensuels de hauteur de grande crue se situaient entre 4 et 8 fois l’écart-type du mois, ce qui donne une illustration de la zone de rareté.

Eh bien juin 2016 vient d’écraser la précédent record de ce mois, datant de 1983, avec un niveau rarissime de… 14 fois l’écart-type !

Pour les puristes, si on refait les calculs sur mai et juin à la fois, on passe en 2016 le record sur 130 ans de 6 σ à 11 σ, ce qui reste colossal…

BREF, cela signifie que cet événement a été très violent dans son ampleur, à un moment où cela n’arrive pratiquement jamais : cette crue est donc dans son essence (bien plus que de ses effets donc, car en effet loin du niveau de 1910) particulièrement rare, bien plus que ne l’a été la crue de 1910 pour un mois de janvier.

Sortons des statistiques (voilà, c’est fini 🙂 et encore j’ai beaucoup simplifié, les puristes m’excuseront), pour une illustration très simple. On trace un graphique avec :

• la hauteur moyenne de la Seine
• le différentiel pour arriver au maximum historique entre 1886 et 2015
• et le différentiel à rajouter encore pour 2016

On arrive à ceci :

Et on voit donc que juin (2016) a désormais un record supérieur à ceux de novembre, décembre, mars, avril et mai !!! Alors qu’avant, la distribution était cohérente.

Mais c’était avant….

ET ENCORE, par rapport au passé lointain, nous bénéficions de protections supplémentaires – mais qui ont peu joué en juin (les barrages sont pleins), seulement quelques centimètres de gagnés :

Voici pour information les valeurs mensuelles depuis 40 ans :

La crue de 2016 est donc un phénomène totalement exceptionnel…

Et à ce stade, on peut largement supposer qu’il a très probablement un lien avec les records de chaleur planétaire de cet hiver…

X. Et demain ?

Ainsi, la crue de 2016 est bien une crue d’une hauteur trentennale, mais, à cause de sa saison, c’est sans doute une crue plutôt de nature demi-millénaire !, voire plus… !

Cela signifie donc que c’est un « bonus », et qu’on attend toujours la crue hivernale trentennale, la dernière datant de 1982.

Or, on a vu qu’on était de nouveau dans un cycle décennal de maxima ascendants :

Mais, si le changement climatique nous a probablement fait cadeau de cette crue, on peut aussi se demander s’il aura un impact accélérateur ou ralentisseur sur la prochaine crue trentenalle – car de prime abord, on n’en sait rien…

Il faut pour cela analyser les précipitations : augmentent-elles ou ralentissent-elles ?

Voici la situation annuelle :

Lissons un peu :

On a plutôt une tendance à la baisse des précipitations moyennes annuelles.

Mais ce qui nous intéresse pour les crues majeures, ce sont les précipitations en hiver – et on sait que c’est la saison qui se réchauffe le plus. On a ceci :

Lissons :

Ainsi, on a par chance une très franche tendance à la diminution des précipitations hivernales, donc du risque de crue majeure.

Cela ne signifie évidemment pas qu’il n’y aura pas bientôt une telle crue, mais disons que cela en diminue la probabilité.

À suivre en 2017, donc – pour voir qui du cycle croissant et des précipitations décroissantes l’emportera…

P.S. nous resterons prudents pour ce dernier point, issu de ce qui n’est qu’une première analyse d’amateur – la prédiction de ces événements extrêmes est évidemment bien difficile…

XI. Vidéos et Livres

Excellentes vidéos de l’émission Le Dessous des Cartes d’Arte : « Crues de la seine : risque régulier, risque oublié »

Bibliographie :

Pour une description des crues, dans des beaux livres :

• Charlotte Lacour-Veyranne, Les Colères de la Seine. Éditions Paris-Musées, 1994
• Eugène Belgrand, L’eau et Paris, Éditions Albin Michel, 2009

Pour des descriptions plus détaillées :

• Maurice Champion, Les inondations en France depuis le VIe siècle jusqu’à nos jours, 6 vol. Paris, V. Dalmont, 1858-1864 (Document)
• Eugène Belgrand, La Seine, études hydrologiques, Dunod, 1872 (Document)
• Auguste Pawlowski et Albert Radoux, Les crues de la Seine (VIe-XXe siècle), Berger-Levrault, 1910 (Document)
• Alain Goubet, Les crues dans le bassin de la Seine du 17e au début du 19e siècle, La Houille Blanche, 1981 (Document)

XII. En souvenir

 

Le pont Alexandre III en 1910, 1982 et 2016 :

(À propos des informations divergentes sur la hauteur ancienne du zouave, lire ici)