Assimilation d'observations de débit et d'humidité du sol dans un modèle hydrologique distribué, application au bassin versant de la rivière des anglais

• Main Author: Trudel, Mélanie
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2010
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/661/1/TRUDEL_M%C3%A9lanie.pdf; http://espace.etsmtl.ca/661/2/TRUDEL_M%C3%A9lanie%2Dweb.pdf

Les techniques d’assimilation de données permettent non seulement d’améliorer les simulations et prévisions d’un modèle par l’intégration d’observations, mais permettent aussi de porter un diagnostique sur le modèle et les observations. Peu de publications se sont intéressées à l’assimilation d’observations à un modèle hydrologique distribué à base physique simulant autant les débits en rivière que l’humidité du sol. L’objectif de cette thèse est donc d’évaluer l’impact de l’assimilation d’observations de débit et d’humidité du sol sur les simulations du modèle hydrologique CATHY. Un filtre d’ensemble de Kalman a été utilisé afin d’assimiler des observations de débit à l’exutoire, débits en amont, humidité du sol à différentes profondeur (15 cm, 45 cm et 90 cm) mesurées à l’aide de sondes (stations hydrométéorologiques) ainsi que des observations d’humidité du sol en surface estimées à l’aide de la télédétection radar. Une méthodologie permettant d’estimer l’humidité du sol en surface pour des sols nus ou de faible végétation à l’aide d’images radar multipolarisations (ENVISAT-ASAR) et polarimétriques (RADARSAT-2) a été développée. Une analyse de l’impact de la végétation a également été effectuée. L’utilisation de données polarimétriques plutôt que multipolarisation a permis d’améliorer l’estimation de l’humidité du sol pour les champs de faible végétation. La recherche a également permis de conclure que l’assimilation d’observations de débit à l’exutoire améliore les simulations de débits en amont. Par contre, l’assimilation des observations de débit (exutoire ou en amont) détériore les simulations d’humidité du sol. L’assimilation des observations d’humidité du sol a mise en évidence la présence d’un biais entre le modèle et les observations. L’élimination de ce biais devra faire l’objet de futures recherches. L’assimilation des observations d’humidité du sol a tout de même permis de constater que l’assimilation d’observations provenant d’une seule station a un impact similaire sur les simulations d’humidité du sol que l’assimilation d’observations provenant de cinq stations. De plus, elle a mise en évidence l’importance de la fréquence d’assimilation. L’assimilation d’observations d’humidité du sol en surface (radar) à seulement deux moments sur la période de 90 jours a eu très peu d’impact sur les simulations. Enfin, l’assimilation d’observations d’humidité du sol en plus de celle de débit à l’exutoire améliore les simulations de débits (exutoire et en amont) sans détériorer les simulations d’humidité du sol.