Une des grandes nouveautés attendues de la mission Swot est l'estimation du débit des cours d'eau. Cependant, ce débit ne sera pas obtenu par une mesure directe, mais plutôt par un calcul utilisant les différentes données fournies par le satellite, plus éventuellement quelques données complémentaires.
De nombreux modèles hydrauliques sont capables de calculer le débit en partant de hauteurs d'eau, d'une largeur et d'une pente. La nouveauté de la démarche dans ce domaine de recherche est la capacité de ces modèles à traiter les propriétés inconnues (ou très peu connues) d'un cours d'eau, comme la bathymétrie et la rugosité du lit.
Un test comparatif conduit sur seize rivières et fleuves avec un modèle hydraulique simplifié dans le cadre des projets de recherche Swot ("challenge PEPSI" avec un modèle 1D moyenné spatialement) a montré que des recherches complémentaires étaient nécessaires pour améliorer le compromis entre la robustesse et la précision de l'estimation de débit à partir des futures données Swot. En particulier, l'équipe de recherche ICUBE - IMFT - IMT a prouvé que l'équifinalité (c'est à dire le faire que la solution ne soit pas unique) entre la bathymétrie et la rugosité du fond doit être traité correctement. Une expérience utilisant une mesure unique in situ de bathymétrie pour les cours d'eau des tests comparatifs a donné un estimation prometteuse du débit (figure, en haut à gauche). Les conclusions de ces tests constitue également une bonne base pour de futures études sur ce thème. De fait, des études en cours sont menées pour améliorer ces modèles simplifiés, et l'utilisation de données complémentaires.
Les données Swot pourront également représenter une information très riche pour les modèles 1D plus évolués (Saint-Venant) qui pourront être utilisés sur la majorités des tronçons de rivières, et pour les modèles 2D qui peuvent être nécessaires pour des cours d'eau plus larges, ou pour des structues plus complexes comme les confluents, les plaines d'inondation ou les rivières avec de multiples bras.
Voir aussi :
- Applications : Hydrologie à haute résolution
- Missions : Swot
Références
- P. Brisset, J. Monnier, P.-A. Garambois, H. Roux. "On the assimilation of altimetry data in 1D Saint-Venant river models". Adv. Water Ress., vol. 119, pp 41-59, 2018.
DOI: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0309170817302476 - J. Monnier, F. Couderc, D. Dartus, K. Larnier, R. Madec, J.P. Vila. "Inverse algorithms for 2D shallow water equations in presence of wet dry fronts. Application to flood plain dynamics". Advances in Water Ressources (97) 11-24, 2016.
- M. Durand, C. J. Gleason, P. A. Garambois, D. Bjerklie, L. C. Smith, H. Roux, E. Rodriguez, P. D. Bates, T. M. Pavelsky, J. Monnier et al. "An intercomparison of remote sensing river discharge 1 estimation algorithms from measurements of river height, width, and slope". Water Resources Research, 52 (6), 4527-4549, 2016.
- P.-A. Garambois, J. Monnier. "Inference of effective river properties from remotely sensed observations of water surface". Advances in Water Ressources, 79, 103-120, 2015.
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