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Extreme Precipitation in Low Mountain Ranges in Central Europe: a Comparative Study Between the Vosges and the Ore Mountains

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Extreme Precipitation in Low Mountain Ranges in Central Europe: a Comparative Study Between the Vosges and the Ore Mountains Extreme precipitation in low mountain ranges in Central Europe : a comparative study between the Vosges and the Ore Mountains Jana Minarova To cite this version: Jana Minarova. Extreme precipitation in low mountain ranges in Central Europe : a comparative study between the Vosges and the Ore Mountains. Environmental studies. Université de Strasbourg; Univerzita Karlova (Prague), 2017. English. NNT : 2017STRAH007. tel-01767549 HAL Id: tel-01767549 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01767549 Submitted on 16 Apr 2018 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. UNIVERSITÉ DE STRASBOURG ÉCOLE DOCTORALE Sciences de la Terre et Environnement (ED413) [ Laboratoire Image, Ville, Environnement UMR 7362 ] THÈSE présentée par : [ Jana MINAROVA ] soutenue le : 12 septembre 2017 pour obtenir le grade de : Doct eur de l’université de Strasbourg Discipline/ Spécialité : Géographie EXTREME PRECIPITATION IN LOW MOUNTAIN RANGES IN CENTRAL EUROPE: A COMPARATIVE STUDY BETWEEN THE VOSGES AND THE ORE MOUNTAINS THÈSE dirigée par : [M. CLAPPIER Alain] Professeur, Univ ersité de Strasbourg [M. MULLER Miloslav] Directeur de recherches, Université de Charles, Rép. tchèque RAPPORTEURS : [M. CAUMONT Olivier] HDR, Centre National de Recherches Météorologiques , France [M. ZAK Michal] Directeur de recherches, Czech Hydrometeorological Institute AUTRES MEMBRES DU JURY : [M. HUTH Radan] HDR, Institue of Atmospheric Physics, Czech Academy of Science [M. MIGLIETTA Mario Marcello] Docteur, Istituto di Scienze dell'Atmosfera e del Clima, CNR, Italie [Mme REZACOVA Daniela] HDR, Institue of Atmospheric Physics, Czech Academy of Science Declaration (déclaration, prohlášení) I hereby declare that I carried out this doctoral thesis independently, and all utilized references have been properly cited. No part of this thesis has been submitted for obtaining any other academic degree. Je déclare que mon travail de thèse est un travail original et que je cite toutes les références bibliographiques et les sources des renseignements. Aucune partie de ce travail n’a été utilisée pour l’obtention d’un autre diplôme académique. Prohlašuji, že jsem tuto dizerta ēní práci vypracovala samostatn Ģ a že jsem všechny použité informa ēní zdroje a literaturu Ǝádn Ģ citovala. Tato práce ani její podstatná ēást nebyla p Ǝedložena k získání jiného nebo stejného akademického titulu. .................................. September 12, 2017 Acknowledgements (Remerciement, pod Ģkování) First of all, I owe great thanks to the thesis reviewers D.Sc. Olivier Caumont and Dr. Michal Žák, members of defence jury D.Sc. Daniela \ezá ēová and Dr. Mario Marcello Miglietta, and the chairperson of the jury D.Sc. Radan Huth, and the supervisors Dr. Miloslav Müller and Pr. Alain Clappier for investing their precious time and efforts. Thanks for the constructive, critical and in- depth attentive scientific comments by Dr. Miloslav Müller, and for the individual lectures in statistics and programming held by Pr. Alain Clappier, due to which the thesis got very elaborate. I am also very much thankful to both supervisors for their guidance, continuous support and encouragements, and the valuable and fruitful ideas that they provided and shared with me throughout the doctoral studies. This co-supervised thesis was firstly supported for 15-months by BGF ( French Government scholarship ) where I specially thank the Cultural Service of French Embassy in Prague and Campus France for their help in administration procedures during the thesis and for arranging the financial support. The thesis was also supported by the scholarship provided by Charles University, and in the second year by DBU ( Deutsche Bundesstiftung Umwelt ) for 6 months, which enabled a study stay at Interdisciplinary Environmental Research Centre at TU Bergakademie Freiberg, where I would like to thank Pr. Jörg Matschullat, Dr. Stephanie Hänsel, and Dr. Andreas Hoy for providing a comfortable environment, a valuable cooperation, and exchange of knowledge about precipitation in the Ore Mountains. Besides, I owe thanks to the 6-months ERASMUS Traineeship for supporting my last stay in Strasbourg, and to project CRREAT (reg. number: CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000481, call number 02_15_003 of the Operational Programme Research, Development, and Education) for financially supporting the last months of the research including writing. I am also thankful to Collège Doctoral Européen (CDE) of the University of Strasbourg for selecting me to be a member of the International Doctoral Programme (cohort Helen Keller) dedicated to excellent Ph.D. students, and for providing extra useful help during my stays in Strasbourg. Furthermore, I thank the national weather networks, i.e. Météo-France, DWD (Deutscher Wetterdiesnt), and CHMI (Czech Hydrometeorological Institute) for providing the daily precipitation datasets. I extend great thanks to M.Phil. Syed Muntazir Abbas for his valuable remarks during the revision of the manuscripts and for the language corrections, Dr. Nadège Blond for her help in acquiring data from Météo-France, Dr. Georges Najjar, and M.Sc. Florian Raber for their fruitful discussions mainly in the first phase of the thesis, Ing. Ivo \ezá ē for the help in programming in Microsoft Excel to effectively upload the raw data, and Dr. Simon Rougier for the brief introduction to the CRAN R software. Great thanks are also dedicated to the administration staff of both universities, mainly Estelle Baehrel, Dr. Dagmar Chalupová, Laurence Barondeau, and M.Sc. Pavla Pousková. Last but not least, I would also like to thank my family members for their constant support and encouragements, my colleagues (Fangfang Guo in particular), and friends for their positive approach and support. UNIVERSIT É DE STRASBOURG Université de Strasbourg, Faculté de Géographie et d’Aménagement, LIVE,UMR 7362 et UNIVERSITÉ CHARLES Université Chales, Faculté des sciences , Département de Géographie physique et Géoécologie Extreme precipitation in low mountain ranges in Central Europe: a comparative study between the Vosges and the Ore mountains Fortes précipitations en moye nne montagne en Europe Centrale : Étude de comparaison des Vosges et Monts Métallifères Jana MINÁ ěOVÁ Résumé de thèse de doctorat long en fran çais 2017 Directeurs de thèse : Directeurs de thèse : Pr. Alain CLAP PIER, Université de Strasbourg Pr. Alain CLAP PIER, &Université de Strasbourg RNDr. Miloslav MÜLLER, &Ph.D., Université Charles RNDr. Miloslav MÜLLER, Ph.D., Université Charles Prague 2017 1 Introduction Les fortes précipitations sont connues pour être l'un des facteurs les plus importants qui déclenche des crues et inondations, ce qui est considéré en Europe Centrale comme un risque naturel majeur, entraînant fréquemment de nombreuses pertes et ont des impacts socioéconomiques graves. Ainsi, les fortes pluies en août 2002 en Europe centrale ont conduit à une inondation centenale dans de nombreux sites du bassin de l'Elbe. Ceci a marqué un début d’importantes recherches sur les situations extrêmes dans les sciences météorologiques et sciences liées aux risques naturels (Kienzler et al. , 2015; Socher and Boehme-Korn, 2008; Thieken et al. , 2005; Ulbrich et al. , 2003). Les impacts indirects des fortes précipitations (inondations, glissements de terrain, érosion) s’avèrent en général plus élevés que leurs impacts directs. En effet, les impacts directs des forte précipitations sont plus localisés et peuvent toucher par exemple, la sécurité du transport, alors que les impacts indirects affectent des zones beaucoup plus vastes, qui vont au-delà de la superficie et de la durée de l'événement de précipitation extrême. Afin d'être en mesure de fournir une gestion efficace des risques naturels, comme une protection efficace des sociétés et un aménagement du territoire amélioré, il est indispensable d'élargir nos connaissances sur les événements de fortes précipitations et ceci d’autant plus que les sociétés d'Europe centrale restent vulnérables à ces événements ce qui a été démontré par les énormes pertes causées par l'événement de juin 2013 (Conradt et al. , 2013; Merz et al. , 2014; Schröter et al. , 2015; Stein and Malitz, 2013). Par ailleurs, l'IPCC (Pachauri et al. , 2014) a suggéré une probable augmentation en fréquence et en intensité des événements de fortes précipitations en Europe dans l'avenir. Ceci rend la compréhension des précipitations extrêmes essentielle afin de prévoir avec plus de précision leur évolution dans le future. Les changements de précipitations extrêmes dans le futur ne sont pas encore clairement identifiés aux échelles régionales, en particulier dans les zones où la topographie complexe car, dans ces zones les processus de précipitations ainsi les répartitions spatiale et temporelles sont difficiles à décrire car elles varient fortement et ne sont pas entièrement compris (Barry, 2008; Prudhomme and Reed, 1998; Roe et al. , 2003; Smith, 2006). Il est donc actuellement nécessaire de compléter les analyses régionales des fortes précipitations dans un relief complexe. Les diverses méthodes
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