On the visual detection of non-natural records in streamflow time series: challenges and impacts

Large datasets of long-term streamflow measurements are widely used to infer and model hydrological processes. However, streamflow measurements may suffer from what users can consider anomalies, i.e. non-natural records that may be erroneous streamflow values or anthropogenic influences that can lead to misinterpretation of actual hydrological processes. Since identifying anomalies is time consuming for humans, no study has investigated their proportion, temporal distribution, and influence on hydrological indicators over large datasets. This study summarizes the results of a large visual inspection campaign of 674 streamflow time series in France made by 43 evaluators, who were asked to identify anomalies falling under five categories, namely, linear interpolation, drops, noise, point anomalies, and other. We examined the evaluators' individual behaviour in terms of severity and agreement with other evaluators, as well as the temporal distributions of the anomalies and their influence on commonly used hydrological indicators. We found that inter-evaluator agreement was surprisingly low, with an average of 12 % of overlapping periods reported as anomalies. These anomalies were mostly identified as linear interpolation and noise, and they were more frequently reported during the low-flow periods in summer. The impact of cleaning data from the identified anomaly values was higher on low-flow indicators than on high-flow indicators, with change rates lower than 5 % most of the time. We conclude that the identification of anomalies in streamflow time series is highly dependent on the aims and skills of each evaluator, which raises questions about the best practices to adopt for data cleaning.</p

UK extreme rainfall estimation based on weather pattern approach

International audienc

Les ressources en eau et le changement climatique en Provence-Alpes-Côte d’Azur

La région Provence-Alpes-Côte d’Azur est un territoire contrasté d’un point de vue géographique et démographique. Ce contraste existe également en termes de disponibilité de la ressource en eau. Les différences de ressources, importantes au nord (Alpes du Sud) et limitées au sud (basse Provence) sont aggravées par l’existence, en zone méditerranéenne, d’une période sèche estivale. Ces facteurs déterminent des étiages très prononcés pouvant aller jusqu’à des assecs sur de longues parties des talwegs. L’inégalité territoriale vis à-vis de la ressource en eau a engendré la réalisation de nombreuses infrastructures de transfert de l’eau au cours du temps, suivant en cela les développements économiques et démographiques de la région. Ces aménagements ont fortement réduit les inégalités territoriales d’accès à la ressource en eau et ont permis, grâce notamment aux stockages, de s’affranchir d’une partie des contraintes saisonnières et géographiques. Mais lors des années de forte sécheresse (2003-2007), les tensions restent toutefois perceptibles et l’équilibre autour de la multiplicité des usages pourrait s’avérer fragile dans un futur soumis au changement climatique. Les incertitudes sur l’évolution de la ressource en eau (quantité et qualité) sont très grandes. Les fortes incertitudes sur les prévisions des précipitations, la complexité des systèmes hydrologiques, la forte pression humaine sur ces systèmes et le manque de connaissances (surtout concernant le suivi instrumental des cours d’eau) rendent extrêmement difficile la modélisation de ces systèmes, et donc l’évaluation de l’impact du changement sur la ressource future. Malgré tout, les résultats des travaux scientifiques sur la ressource en eau dans le futur montrent une trajectoire commune et cohérente pour la région Provence-Alpes-Côte d’Azur. En considérant un scénario climatique médian, les débits annuels moyens, la recharge des aquifères, ou l’humidité du sol, seront probablement tous affectés par une diminution comprise entre 10 et 30 % vers 2050. Cette tendance devrait s’accentuer à la fin du siècle. La diminution des débits ne sera pas également répartie sur l’année. Le printemps et l’été seront plus particulièrement touchés, avec une diminution des débits qui pourrait atteindre 50 % dans certains secteurs en raison d’une sécheresse estivale plus sévère en intensité et en durée. La diminution du manteau neigeux, de plus de 50 % au-dessous de 1800 m, et sa fonte plus précoce viendront également renforcer les étiages estivaux et printaniers. Dans le contexte du changement climatique, les ressources en eau montrent donc une tendance générale à la baisse et avec un manque d’eau accru en été. Ce ne sera pas sans conséquence sur les usages et le partage de l’eau. À la lueur de ces résultats, comment appréhender dès aujourd’hui la gestion de la ressource pour assurer un accès à tous dans le futur, en tenant compte à la fois des contraintes géographiques et culturelles spécifiques à notre territoire régional, mais aussi des transformations économiques et démographiques potentielles ? Sachant aussi que les écosystèmes aquatiques ne devront pas être écartés des réflexions et des mesures d’adaptation qui en découleront. En effet, une attention toute particulière doit être portée à la protection et la conservation de la biodiversité de ces écosystèmes déjà fortement impactés par les activités humaines (prélèvements, rejets, artificialisation des cours d’eau etc.). Il s’avère nécessaire aujourd’hui d’intégrer les enjeux de l’eau dans l’aménagement du territoire afin d’assurer une gestion durable de la ressource et des milieux aquatiques. Il s’agira à la fois d’optimiser l’équilibre entre les différents usages (énergie, agriculture, eau potable) et entre utilisation des ressources locales et le recours au transfert d’eau, de préserver le bon état des eaux et des milieux, mais aussi de favoriser l’innovation et les zones de sauvegarde de ressources stratégiques. Une telle approche intégrée est déjà mise en oeuvre par l’Assemblée pour une Gouvernance Opérationnelle de la Ressource en eau et des Aquifères (AGORA) de la Région Provence-Alpes-Côte d’Azur, avec pour objectif, entre autres, de favoriser simultanément une culture de l’eau et des pratiques partagées entre acteurs ainsi que des outils adaptés pour l’action. Nous n’avons pas traité dans ce document les problématiques liées aux aléas hydrologiques. Ces événements météorologiques extrêmes, pluies torrentielles, inondations, avalanches et mouvements de terrains imputables au rôle hydromécanique de l’eau, sont des phénomènes naturels potentiellement destructeurs, mais que nous n’avons pas rattachés ici à la ressource en eau. En effet, ces phénomènes sont plutôt considérés à travers les risques qu’ils présentent pour une population donnée, c’est-à-dire par la probabilité de dommages occasionnés aux personnes et aux biens dans des situations d’occurrence aléatoire. De plus, il est encore aujourd’hui très difficile de faire un lien entre aléa hydrologique et changement climatique, les discussions à ce sujet restant ouvertes