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Le changement climatique, la mondialisation et l’urbanisation ont un impact majeur sur l’augmentation de la fréquence et de la gravité des inondations. Pour aider ses clients à gérer leurs risques de dommages aux biens et à garantir la résilience de leurs activités, FM Global a mené des recherches poussées, basées sur les données et l’expérience de prestigieux organismes gouvernementaux et instituts de recherche, afin d’établir une cartographie mondiale des risques d’inondation identifiant les zones qui présentent un risque modéré ou élevé.
Cet outil repose à la fois sur les données historiques disponibles et sur des données physiques (hydrologiques et hydrauliques) qui prennent en compte des variables externes comme les précipitations, l’évaporation, la fonte des neiges et la topographie. Notre cartographie mondiale est particulièrement utile dans les régions du monde pour lesquelles il n’existe aucune carte locale ou régionale des risques d’inondation ou lorsque les informations manquent de cohérence. Offrant une résolution de 90 m × 90 m, elle présente les zones exposées à un risque élevé (centennal) ou modéré (cinq-centennal).
R. . Cet outil s’appuie sur un modèle physique, qui recrée les phénomènes réels observés lors d’une averse ou de la fonte des neiges en prenant notamment en compte la perméabilité du sol, le ruissellement des eaux et l’évaporation. Ce modèle est ensuite étalonné sur la base du débit connu des cours d’eau pour plus de précision.
R. . Cet outil permet de savoir rapidement si un site se trouve en zone inondable et s’avère particulièrement utile dans les régions du monde pour lesquelles aucune autre carte ou ressource en la matière n’est facilement consultable. Il s’agit d’un outil d’évaluation initiale des risques d’inondation qui n’a pas vocation à remplacer toute ressource locale plus détaillée ou étude hydrologique. Pour en savoir plus sur la prévention des sinistres inondation, consultez la fiche technique de prévention des sinistres 1-40 de FM Global, Flood (en anglais). Vous pouvez vous inscrire sur la page fmglobal.fr/research-and-resources/data-sheets. Le Guide des produits agréés FM (en anglais), disponible à l’adresse approvalguide.com, répertorie des solutions anti-inondation éprouvées.
R. . FM Global a choisi d’afficher les données rectangulaires disponibles dans leur vraie résolution, d’où ces « blocs ». Il serait techniquement possible de « lisser » les contours pour donner l’impression d’une résolution supérieure, mais cela nuirait à la précision de la cartographie.
R. . Non, les cours d’eau dont le bassin hydrologique mesure moins de 101 km² n’y figurent pas. La cartographie ne prend pas non plus en compte les marées de tempête et le ruissellement local des eaux pluviales en cas de tempête. En outre, comme la plupart des outils similaires, elle ne reconnaît pas les digues, ponts et ponceaux, et ne prend pas en compte les barrages et les réservoirs.
R. . Vous trouverez les préconisations de FM Global en matière de prévention des sinistres inondation et de réduction des dommages dans la fiche technique de prévention des sinistres 1-40, Flood (en anglais). (Inscrivez-vous sur la page fmglobal.fr/research-and-resources/data-sheets pour recevoir les fiches techniques de FM Global. Le Guide des produits agréés FM (en anglais), disponible à l’adresse approvalguide.com, répertorie des solutions anti-inondation éprouvées.)
Couverture géographique
Monde entier, à l’exclusion des zones situées au-dessus du 60e parallèle nord en Amérique du Nord et en Asie, d’Hawaï et des petites îles.
Précision du modèle numérique d’élévation (MNE)
Précision altimétrique d’environ 4 mètres maximum pour les données SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) et de moins de 4 mètres pour les autres sources.
Données altimétriques
NAVD1988 pour les États-Unis ; EDM96 GEOID pour le reste du monde. Sources de données du modèle numérique d’élévation : NED (National Elevation Dataset) pour les États-Unis [1] ; modèle numérique de terrain (MNT) national finlandais pour la Finlande [2] ; ASTER dans les zones situées au-dessus du 60e parallèle nord en dehors de la Finlande [3] ; MNE 25 m de Geoscience Australia pour l’Australie [4] ; STRM pour le reste du monde [5], avec une résolution moyenne générale d’environ 90 m x 90 m.
Modèles
Modèle hydrologique HRR (Hillslope River Routing) basé sur les bassins versants, et modèle hydrodynamique de volumes finis en 2D avec résolution de 90 m x 90 m pour la délimitation des zones inondables.
Données d’entrée du modèle hydrologique
Sens d’écoulement : HydroSHEDS [6] ; précipitations : CFSv2 NCEP [7] ; couverture terrestre : GlobCover 2009 v2.3 [8] ; sols : données rectangulaires corrigées HWSD v1.1 [9].
Représentation visuelle de l’axe longitudinal des cours d’eau
OpenStreetMap [10]
Étalonnage
USGS [11], GRDC (Global Runoff Data Centre) [12] et données de débit par satellite/River Watch [13].
FM Global a pour mission d’aider ses assurés à gérer leurs risques de dommages aux biens et à renforcer la résilience de leurs activités. Sur la base des données et de l’expérience de prestigieux organismes gouvernementaux et instituts de recherche, nous avons mené des recherches poussées pour établir la cartographie mondiale des risques sismiques de FM Global.
La compréhension de l’aléa sismique (intensité des secousses du substrat rocheux) et du risque sismique (impact des secousses sur les bâtiments sur un site donné) ne cesse d’évoluer et de s’améliorer grâce aux ressources suivantes :
La cartographie mondiale des risques sismiques s’appuie principalement sur une « mosaïque » de modèles d’aléa sismique générés par la Fondation Global Earthquake Model (GEM), dont FM Global est partenaire. Cette mosaïque mondiale offre les données sur l’aléa sismique les plus cohérentes et les plus fiables à l’heure actuelle. En outre, la cartographie développée par FM Global tient compte des effets d’amplification liées aux conditions locales en intégrant des données détaillées issues de cartographies mondiales des sols (établies et assemblées par FM Global à partir de cartes géologiques), complétées de modèles de sols locaux ou nationaux, ainsi que des coefficients d’amplification les plus récents. Enfin, le seuil de vulnérabilité des structures aux secousses utilisé pour définir les zones sismiques est représentatif d’un large éventail de bâtiments vulnérables, en conformité avec la typologie mondiale des bâtiments développée par la Fondation GEM. Les chercheurs de FM Global ont parfois complété les modèles d’aléa par la Fondation GEM, et ont vérifié sa typologie mondiale en s’appuyant sur leur expertise.
En utilisant les données les plus récentes en matière d’aléa, de sol et de vulnérabilité, nous nous assurons que les zones sismiques que nous avons définies offrent une vision cohérente du risque sismique à l’échelle mondiale.
FM Global a identifié les zones sismiques en fonction de la période de retour moyenne des mouvements de terrain « préjudiciables », c’est-à-dire suffisamment puissants pour causer des dommages non négligeables aux structures et contenus ne faisant pas l’objet d’une conception parasismique adaptée. Toutefois, l’intensité des secousses dans une zone donnée durant la période de retour en question pourrait être nettement supérieure à ce seuil. Les zones sismiques identifiées sur la cartographie mondiale des risques sismiques de FM Global illustrent la période de retour moyenne des mouvements de terrain préjudiciables au niveau d’un site, et non la période de retour moyenne des tremblements de terre au niveau de ce site.
Pour chaque zone sismique, le tableau ci-dessous présente trois méthodes équivalentes de caractérisation du risque sismique : 1) la période moyenne de retour des mouvements de terrain préjudiciables, 2) la probabilité d’occurrence de mouvements de terrain préjudiciables sur une année (probabilité annuelle) et 3) la probabilité qu’un ou plusieurs mouvements de terrain préjudiciables se produisent au cours du cycle de vie d’un site (50 ans).
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Zones sismiques définies selon les critères de FM Global |
Mouvements de terrain « préjudiciables » |
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Zone |
Risque relatif |
Légende sur la cartographie |
Période de retour moyenne |
Probabilité annuelle |
Probabilité qu’au moins un épisode se produise au cours du cycle de vie d’un site (50 ans) |
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50 ans |
Extrême |
Bleu foncé |
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De 0 à 50 ans |
≥ 2 % |
> 63 % |
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100 ans |
Élevé |
Rouge |
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De 51 à 100 ans |
1 % à 2 % |
39-63 % |
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250 ans |
Modéré |
Orange |
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De 101 à 250 ans |
0,4 % à 1 % |
18-39% |
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500 ans |
Modéré |
Vert clair |
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De 251 à 500 ans |
0,2 % à 0,4 % |
10-18 % |
|
> 500 ans |
Faible |
Blanc |
|
> 500 ans |
< 0,2 % pan> |
< 10 % pan> |
La période de retour moyenne d’un épisode (p. ex. : des mouvements de terrain préjudiciables) correspond au nombre moyen d’années séparant des épisodes successifs. Une période de retour moyenne de 500 ans ne signifie pas que deux événements successifs se produiront exactement à 500 années d’intervalle. Cela n’implique pas non plus qu’un événement surviendra de manière certaine au cours d’une période donnée de 500 ans. Pour illustrer ce concept, prenons l’exemple d’un dé à six faces. Vous avez une chance sur six de faire un « 3 » (soit une « période de retour » égale à 6). Toutefois, sur six jets de dé, il est possible que vous n’obteniez aucun « 3 », tout comme il est possible que vous tombiez plusieurs fois sur cette face.
Chaque zone sismique identifiée par FM Global est représentée par une seule période de retour des mouvements de terrain préjudiciables, mais englobe une plage de périodes de retour (probabilité annuelle correspondante), comme illustré dans le tableau. Par exemple, la période de retour des mouvements de terrain préjudiciables dans une zone sismique indiquée « >500 ans » peut être en fait seulement très légèrement supérieure à 500 ans. Il est important de noter que le passage d’une zone à l’autre ne se traduit pas nécessairement par un écart majeur en termes de risque sismique. Si un site changeait de zone sismique à l’issue d’une révision des délimitations, la modification du risque réel pourrait s’avérer relativement modeste.
R. : Si les codes de construction et FM Global s’appuient en grande partie sur les mêmes principes scientifiques pour calculer l’aléa sismique, les deux types de cartographie obtenus tiennent compte de paramètres différents.
Les codes de construction cartographient l’aléa sismique, c’est-à-dire les secousses du substrat rocheux déterminées uniquement sur la base de la sismicité (point 1 mentionné plus haut). Les conditions locales liées au sol, ainsi que la vulnérabilité des éléments porteurs et non porteurs, sont prises en compte à travers des calculs, mais ne sont pas directement retranscrites dans les cartographies. Ce type de cartographie présente généralement les zones sismiques ou les accélérations dans le substrat rocheux pour une seule période de retour (de 475 ou 2 475 ans le plus souvent). Le paramètre cartographié, la période de retour et la définition du substrat rocheux pouvant varier d’un pays à l’autre, l’aléa sismique associé se prête difficilement à des comparaisons à l’échelle mondiale.
Au contraire, les zones sismiques identifiées par FM Global reflètent directement le risque sismique, en tenant compte des paramètres liés aux trois points mentionnés plus haut (sismicité, conditions locales liées au sol et vulnérabilité). Elles illustrent la période de retour moyenne des secousses sismiques, y compris les effets d’amplification liés aux conditions locales (sol), susceptibles d’occasionner des dommages non négligeables aux structures ne faisant pas l’objet d’une conception parasismique adaptée. À ce niveau de secousses, le contenu des bâtiments et les éléments non porteurs peuvent également subir des dommages. Comme FM Global emploie la même méthodologie pour délimiter les zones sismiques dans toutes les régions du monde, vous pouvez facilement comparer le risque sismique à l’échelle de la planète.
R. : La zone sismique associée à un site indique le risque sismique auquel il est exposé. Pour les sites se trouvant dans une zone sismique cinquantennale à cinq-centennale, FM Global recommande de prévoir une conception parasismique et des mesures de protection respectant au minimum les spécifications des fiches techniques de prévention des sinistres de FM Global. Les fiches techniques suivantes portent exclusivement sur les tremblements de terre :
D’autres fiches techniques de prévention des sinistres de FM Global formulent des conseils sur la protection parasismique d’équipements ou sites spécifiques (p. ex. : la fiche technique 10-2, Emergency Response, et la fiche technique 3-2, Water Tanks for Fire Protection). Inscrivez-vous sur la page fmglobal.fr/research-and-resources/data-sheets pour accéder aux fiches techniques de FM Global. FM Global recommande de plus à ses clients de choisir des produits adaptés à une utilisation en zone sismique (p. ex. : réservoirs d’eau incendie en acier) ou assurant une protection contre les tremblements de terre (p. ex. : renforts parasismiques pour les canalisations sprinkleur). Le Guide des produits agréés FM est disponible à l’adresse fmapprovals.com/approval-guide (en anglais).
Il arrive que les dispositions parasismiques d’un code de construction local soient plus restrictives que les préconisations des fiches techniques de prévention des sinistres de FM Global (p. ex. : conception parasismique obligatoire dans certaines zones sismiques FM Global > 500 ans). Dans ce cas, le code de construction local devra être respecté.
R. : Des organismes publics, privés, universitaires et non gouvernementaux du monde entier travaillent à un modèle « mosaïque » de la sismicité mondiale (Global Earthquake Model - GEM) en combinant des modèles d’aléa sismique régionaux et nationaux disponibles et émergents. FM Global exploite les modèles et les logiciels OpenQuake du projet GEM pour calculer les mouvements de terrain dans le substrat rocheux sur plusieurs périodes de retour dans la plupart des pays et régions. Pour la Chine, les États-Unis, le Groenland, Singapour, le Canada et certaines petites îles, nous avons utilisé des sources de données sur l’aléa sismique spécifiques ou complémentaires. En Chine par exemple, le modèle d’aléa utilisé a été développé conjointement par FM Global et l’Institut de géologie de l’Administration chinoise de sismologie. Aux États-Unis, les cartographies nationales de l’aléa sismique établies en 2018 dans le cadre de la United States Geological Survey (USGS) remplacent le modèle de la Fondation GEM.
Les amplifications du sol sont prises en compte par FM Global dans la délimitation des zones sismiques, avec classification selon les catégories du NEHRP (National Earthquake Hazards Reduction Program) aux États-Unis, lesquelles sont définies d’après la vitesse moyenne des ondes de cisaillement (ondes S) dans les 30 premiers mètres (Vs30). Au vu des difficultés pratiques rencontrées pour mesurer la valeur Vs30 à l’échelle mondiale, deux indicateurs indirects sont employés : la géologie (type et âge de la roche ou du sédiment) telle que spécifiée dans les travaux de la California Geological Survey, complétée dans certaines régions par la pente topographique telle que calculée par la United States Geological Survey. Des données détaillées sur la géologie et la pente issues de milliers de cartes géologiques numériques et de modèles de sols nationaux sont utilisées pour définir les catégories de sol sur une grille d’analyse très fine (1 km x 1 km au maximum) à l’échelle mondiale. Dans la mesure où la nature des sols a un impact majeur et direct sur l’intensité des secousses et sur les dommages consécutifs, ce niveau de détail est essentiel pour quantifier précisément le risque.
La dernière étape consiste à comparer, pour chaque site et chaque période de retour, les mouvements de terrain amplifiés par le sol avec les secousses susceptibles de causer des dommages importants aux éléments porteurs et non porteurs dépourvus de protection sismique. Le seuil d’occurrence de dommages non négligeables est calculé sur la base de centaines de fonctions de dommage et de la typologie mondiale des bâtiments développée par la Fondation GEM. Ces chiffres ont été validés à l’aide des résultats d’essais sur table de simulation sismique sur des éléments porteurs et non porteurs. À l’issue de cette phase de comparaison, la cartographie finale des zones sismiques peut être générée.
La cartographie mondiale des zones sismiques de FM Global présente uniquement le risque lié aux secousses. Les aléas secondaires, comme la liquéfaction du sol, l’affaissement, les glissements de terrain, les ruptures de faille et les tsunamis ne sont pas pris en compte.
Allen, T. et Wald, D., 2007. Topographic slope as a proxy for seismic site-condition (Vs30) and amplification around the globe, U.S. Geological Survey, Open File Report 2007-1357.
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D’Ayala, D., Meslem, A., Vamvatsikos, D., Porter, K., Rossetto, T., 2015. Guidelines for Analytical Vulnerability Assessment of Low/Mid-Rise Buildings, Global Earthquake Model, Vulnerability Global Component.
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Petersen, M. D., Shumway, A. M., Powers, P. M., Mueller, C. S., Moschetti, M. P., Frankel, A. D., Rezaeian, S., McNamara, D. E., Luco, N., Boyd, O. S., Rukstales, K. S., Jaiswal, K. S., Thompson, E. M., Hoover, S. M., Clayton, B. S., Field, E. H. et Zeng, Y., 2019. The 2018 update of the US National Seismic Hazard Model: Overview of model and implications, Earthquake Spectra 36, 5-31.
Rong, Y. et Klein, E., 2020. A probabilistic seismic hazard model for Greenland, Research Technical Memorandum, FM Global, Norwood, MA.
Megawati, K. et Pan, T.-S., 2010. Ground motion attenuation relationship for the Sumatran megathrust earthquakes, Earthquake Engineering and Structural Dynamics 39, 827-845.
Adams, J., Halchuk, S., Allen, T. et Rogers, G. 2015. Canada’s 5th Generation seismic hazard model, as prepared for the 2015 National Building Code of Canada, In Proceedings of the 11th Canadian Conference on Earthquake Engineering, Victoria, BC, Canada, 21-24 juillet, article 93775.
La cartographie des risques de grêle aux États-Unis (hors Alaska et Hawaï) identifie l’aléa grêle en fonction de la fréquence et de l’intensité des épisodes. La quantification de cet aléa, première étape vers l’adoption de solutions de prévention des sinistres plus économiques, exige de prendre en compte à la fois la taille des grêlons et la fréquence des chutes de grêle.
La cartographie des risques de grêle aux États-Unis sert à déterminer les degrés minimaux de résistance à la grêle recommandés par FM Global pour les éléments de toiture situés au-dessus de la structure porteuse, les panneaux translucides, les extracteurs de chaleur, les exutoires de fumée, les panneaux muraux métalliques et les panneaux photovoltaïques. Cette cartographie est présentée pour les États-Unis hors Alaska et Hawaï. L’aléa grêle est en cours de modélisation pour d’autres régions du monde et les cartographies correspondantes seront publiées dans les meilleurs délais.
Les zones affichées sont basées sur une période de retour moyenne de 15 ans.
Site exposé à la chute de grêlons mesurant ≤ 44 mm (diamètre équivalent)
Site exposé à la chute de grêlons mesurant > 44 mm et ≤ 51 mm (diamètre équivalent)
Site exposé à la chute de grêlons mesurant > 51 mm (diamètre équivalent)
R. . Ces zones ont été définies en fonction de la fréquence et de l’intensité de l’aléa grêle : les épisodes sont qualifiés de modérés, violents ou extrêmes. Les zones à risque correspondent aux régions dans lesquelles les chutes de grêle occasionnent des dommages dans une plage donnée de taille équivalente des grêlons, sur la base d’une période de retour de 15 ans.
R. . Un grêlon peut être de forme sphérique, conique ou irrégulière. Pour déterminer sa taille, dite « taille maximale », on mesure généralement sa dimension la plus longue. En raison de la diversité des formes observées, un référentiel commun, le « diamètre équivalent », est nécessaire pour pouvoir effectuer des comparaisons : le diamètre équivalent d’un grêlon irrégulier correspond au diamètre d’un grêlon sphérique de même masse.
R. . La cartographie des risques de grêle aux États-Unis peut servir à déterminer les degrés minimaux de résistance à la grêle recommandés par FM Global pour les éléments de toiture situés au-dessus de la structure porteuse, les panneaux translucides, les extracteurs de chaleur, les exutoires de fumée, les panneaux muraux métalliques et les panneaux photovoltaïques. Elle permet également de savoir si les ventilateurs des systèmes de chauffage/climatisation et autres équipements devraient être protégés contre la grêle. Vous trouverez les préconisations de FM Global en matière de prévention des sinistres liés à la grêle et de réduction des dommages dans la fiche technique de prévention des sinistres 1-34, Hail Damage (en anglais). (Inscrivez-vous sur la page fmglobal.fr/research-and-resources/data-sheets pour recevoir les fiches techniques de FM Global.) La liste des produits de toiture agréés FM pouvant résister à des chutes de grêle modérées, violentes ou extrêmes est disponible sur RoofNav (roofnav.com). Cet outil en ligne fournit des informations récentes sur les produits de toiture et les toitures agréés FM (en anglais).
La cartographie des risques de grêle s’appuie sur des données issues de plus de 300 000 rapports de chutes de grêle recueillis aux États-Unis depuis 1955. La base de données des rapports de chutes de grêle [1] est hébergée par les National Centers for Environmental Information et compilée par le National Weather Service (NWS), conformément à la directive NWS 10-1605 [2].
National Centers for Environmental Information. Storm Events Database. [En ligne]. https://www.ncdc.noaa.gov/stormevents/
National Weather Service, "National Weather Service Instruction 10-1605: Storm Data Preparation," Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, 2016.
Un épisode de gel prolongé peut causer d’importants dommages matériels, en particulier lorsque des conditions météorologiques inhabituelles (par exemple une vague de froid polaire) entraînent des températures fortement négatives, comme ce fut le cas au Texas en février 2021. La cartographie mondiale des risques de gel de FM Global permet de déterminer le niveau de protection nécessaire pour les canalisations, réservoirs et équipements extérieurs. Elle est basée sur les températures minimales quotidiennes à période de retour centennale. Les zones géographiques exposées à un risque de gel significatif sont identifiées par la bande de températures égales ou inférieures à 20°ºF (-6,7°ºC), température qui correspond au seuil à partir duquel des dommages matériels se produisent d’après les retours d’expérience des assurés de FM Global et ses recherches en laboratoire et sur le terrain. D’autres fourchettes de températures seront pertinentes en fonction des applications (par exemple dans le cas d’un réservoir alimentant un système de protection incendie).
Chaque couleur de la cartographie mondiale des risques de gel correspond à une fourchette de températures minimales quotidiennes à période de retour centennale, par tranches de 5°ºF (environ 2,8 ºC). Des protections spécifiques contre le gel sont nécessaires dans les régions associées à des valeurs de 20°ºF (-6,7°ºC) ou inférieures.
J. R. Gordon (1996) : An Investigation into Freezing and Bursting Water Pipes in Residential Construction, School of Architecture - Building Research Council, University of Illinois at Urbana, Champaign, Technical Report 96-1.
S. Saha et al. (2010) : The NCEP Climate Forecast System Reanalysis, Bulletin of the American Meteorological Society, vol. 91, nº 8, p. 1015-1057.
Saha, S. et co-auteurs (2010) : NCEP Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) 6-hourly Products, January 1979 to December 2010. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory, Boulder, CO. [Disponible en ligne à l’adresse https://doi.org/10.5065/D69K487J]
S. Saha et al. (2014) : The NCEP Climate Forecast System Version 2, Journal of Climate, vol. 27, p. 2185-2208.
Saha, S. et co-auteurs (2011) : NCEP Climate Forecast System Version 2 (CFSv2) 6-hourly Products. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory, Boulder, CO. [Disponible en ligne à l’adresse https://doi.org/10.5065/D61C1TXF].
S. Kobayashi et al. (2015) : The JRA-55 Reanalysis: General Specifications and Basic Characteristics, Journal of the Meteorological Society of Japan, vol. 93, p. 5-48, 2015.
Japan Meteorological Agency (Agence météorologique du Japon) (2013) : JRA-55: Japanese 55-year Reanalysis, Daily 3-Hourly and 6-Hourly Data. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory, Boulder, CO. [Disponible en ligne à l’adresse https://doi.org/10.5065/D6HH6H41]
H. Hersbach et al. (2018) : ERA5 hourly data on single levels from 1979 to present, Copernicus Climate Change Service (C3S) Climate Data Store (CDS). [Disponible en ligne à l’adresse https://doi.org/10.24381/cds.adbb2d47]
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