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Hydrologie à haute résolution : l'hydrologie change de dimension avec Swot

Même si les premières missions altimétriques étaient conçues pour les océans, très tôt elles furent utilisées pour mesurer lacs et rivières. Plusieurs projets proposent ainsi aujourd'hui des niveaux de lacs et de rivières sur quelques plans d'eau. Cependant, l'altimétrie nadir ne peut mesurer que juste sous le satellite, et un grand nombre de plans d'eau ne sont pas, ou pas régulièrement mesurés car jamais survolés (par exemple la Mer morte, ou le lac d'Hourtin en France). Swot, en fournissant une image partout permettra de savoir où il y a de l'eau, sa pente et ainsi de calculer son débit au moins tous les 22 jours. Les comparaisons entre deux cycles successifs fourniront également les variations de ces quantités. 

Cycle de l'eau et variation des stocks

Photo et simulation de hauteurs d'eau Swot sur le bassin versant du Nadym (Sibérie) (crédits Legos)

Les plaines inondables et les zones humides ont une importance majeure dans la gestion des inondations et des écosystèmes. De plus, les lacs et les réservoirs (étendues d'eau artificielles) notamment sont au coeur des problématiques de partages internationaux des ressources en eau. Cependant, leur répartition est très mal connue. Swot, par sa fauchée, permettra de détecter un grand nombre de plans d'eau non ou mal référencés. On estime de plus qu'il suivra 65% des variations annuelles totales des lacs et des réservoirs.
Une évaluation des ressources en eaux mondiales, y compris des bassins partagés entre plusieurs pays, des lacs, réservoirs et de la dynamiques des cours d'eau est capitale pour comprendre le cycle de l'eau global. Ceci devrait permettre l'établissement de politiques de l'eau basés sur la connaissance de ce cycle et sur l'évolution de la distribution des ressources en eau douce.

Swot permettra de détailler, valider ou changer la compréhension actuelle grâce à ses capacités d'observation et devrait ouvrir des perspectives nouvelles dans le domaine. Il précisera ou fournira les premières estimations de l'impact de l'activité humaine sur le cycle de l'eau (par exemple la construction de barrages). L'accès simultané à la hauteur et à l'étendue d'eau améliorera les modèles physiques (hydrodynamiques, hydrologie de surface, climat).

Rivières et écoulements

Estimation des rivières qui seront observables par Swot (Crédits University of North Carolina)
Pente et topographie du fond d'une rivière déduites de mesures Envisat.

Une des questions majeures en hydrologie concerne les eaux courantes. Aujourd'hui, toutes les rivières ne sont pas observées, et encore moins surveillées. Swot permettra d'obtenir non seulement des hauteurs d'eau, mais aussi des pentes et des étendues sur les rivières. De plus, il observera un beaucoup plus grand nombre  de rivières qu'aucun altimètre, ou aucune combinaison d'altimètre n'aura jamais permis de survoler. Les rivières de plus de 100 m de large (objectif : 50 m) devraient être mesurées avec une précision de 10 cm sur une zone d'1 km2, 25 cm sur une zone de 250x1 km, avec une précision sur la pente de 1.7 cm/km sur une longueur de 10 km. 

En fournissant ces mesures régulièrement, Swot permettra de calculer le débit des rivières, et d'aider à les modéliser, ainsi que les inondations. Des études sont encore en cours, notamment pour des cas complexes comme les rivières à plusieurs bras. 

 

Estuaires

Modèle de marée dans l'estuaire de la Seine

Les estuaires sont le point de rencontre entre la terre et la mer. L'hydrodynamique des estuaires est extrêmement complexe du fait des interactions entre les différentes eux : la mer avec les mêmes phénomènes que les côtes (marées, vagues, surcôtes, élévation du niveau des mers) mais aussi le fleuve, ses affluents et les nappes phréatiques. Les modèles sont de plus en plus utilisées pour prévoir les débits, la qualité de l'eau et les déplacements de sédiments et polluants. Cependant, pour les définir mais aussi pour y assimiler des observations, il faut des mesures. Très peu d'estuaires ont suffisamment de marégraphes pour cela. Les mesures satellites permettent par contre de fournir des informations sur les variations spatiales de cette dynamique. Jusqu'ici, il était surtout question de couleur de l'eau, et de surveillance des sédiments et de la chlorophylle. Mais un certain nombre de facteurs, comme la turbidité, fluctuent considérablement avec les marées et le débit du fleuve avec des échelles de temps très variables. Leur modélisation nécessite donc la haute résolution apportée par Swot.

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