Télédétection et ressources en eau/Remote sensing and water resources
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Ainsi, complexité ne signifie pas qualité. Au point de vue des résultats numériques à
l'exutoire, les modèles distribués ne donnent pas de résultats significativement meilleurs que les
modèles globaux, parfois même ils sont moins précis. L'intérêt de ces modèles maillés n'est pas
dans une amélioration de la qualité mais dans une meilleure compréhension des cheminements de
l'eau (à condition de pouvoir valider) et, surtout, dans les études en scénarios.
L'utilisation de données venant de la télédétection ne vient que rajouter des incertitudes sur la
qualité des paramètres décrits et sur leur adaptation au problème. Nous avons déjà mentionné que
les paramètres obtenus, primaires, doivent d'abord être transformés en paramètres plus
hydrologiques. L'hydrologie voudrait des informations sur les coefficients d'infiltration ou
d'interception locale, alors que la télédétection ne fournit que l'occupation du sol ou la
morphologie. Pour préciser ces transformations, des recherches fondamentales restent à mener
concernant par exemple l'effet numérique de l'occupation du sol et de la morphologie sur les
écoulements.
Le changement d'échelle en modélisation : changement de processus et de paramètres
La modélisation maillée implique aussi de s'intéresser à deux problèmes liés au changement
d'échelle : un problème d'agrégation et un problème de dépendance d'échelle.
Agrégation
Si nous nous rappelons que le but de l'hydrologie opérationnelle est de définir des débits à
l'exutoire de bassins, alors, dans toute approche maillée, il y a nécessairement une phase
d'agrégation de l'information, qui repose sur l'additivité des comportements, soit implicitement
soit de façon plus complexe à travers la modélisation.
Cette additivité pose le problème essentiel au niveau de la pertinence du découpage et des
paramètres descripteurs associés. Dans le cas de ruissellements de surface, l'additivité des
écoulements élémentaires est, a priori, possible depuis des tailles de calcul très fines : la somme
de chaque case donne un bon index de l'écoulement global à l'exutoire. Dans le cas de
ruissellements par infiltration, l'additivité est plus problématique. La somme des écoulements
élémentaires définis sur des zones trop exiguës peut ne pas être explicative de l'écoulement global.
Il en découle que l'agrégation des cases et donc des écoulements dépend de la taille de calcul
(résolution de calcul) : elle est impossible en deçà d'une seuil dont la valeur dépend des processus
élémentaires observés sur le terrain.
Dépendance d'échelle : une limitation des approches distribuées
La dernière précaution à prendre pour une bonne cohérence concerne la dépendance d'échelle qui
touche les variables, les processus ainsi que les équations qui les définissent.
Pour ce qui est des variables, on observe une forte dépendance d'échelle touchant la précision
et la signification des paramètres. Par exemple, la pente change non seulement de valeur mais
aussi de signification quand change la résolution de calcul (Puech, 1993). Une forte dérive
s'observe, mais on utilise toujours le même terme pente pour ce qui est mesuré, en résolution 20
m ou 1 km. Le danger est d'utiliser ensuite sans précaution ces variables dans des modèles
uniques, établis à une échelle particulière. Or, ces mêmes dérives s'observent pour toutes les
variables : quel est, par exemple, le lien entre une température de surface ponctuelle et la
température de surface estimée sur 1 km² ?
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Ainsi, complexité ne signifie pas qualité. Au point de vue des résultats numériques à
l'exutoire, les modèles distribués ne donnent pas de résultats significativement meilleurs que les
modèles globaux, parfois même ils sont moins précis. L'intérêt de ces modèles maillés n'est pas
dans une amélioration de la qualité mais dans une meilleure compréhension des cheminements de
l'eau (à condition de pouvoir valider) et, surtout, dans les études en scénarios.
L'utilisation de données venant de la télédétection ne vient que rajouter des incertitudes sur la
qualité des paramètres décrits et sur leur adaptation au problème. Nous avons déjà mentionné que
les paramètres obtenus, primaires, doivent d'abord être transformés en paramètres plus
hydrologiques. L'hydrologie voudrait des informations sur les coefficients d'infiltration ou
d'interception locale, alors que la télédétection ne fournit que l'occupation du sol ou la
morphologie. Pour préciser ces transformations, des recherches fondamentales restent à mener
concernant par exemple l'effet numérique de l'occupation du sol et de la morphologie sur les
écoulements.
Le changement d'échelle en modélisation : changement de processus et de paramètres
La modélisation maillée implique aussi de s'intéresser à deux problèmes liés au changement
d'échelle : un problème d'agrégation et un problème de dépendance d'échelle.
Agrégation
Si nous nous rappelons que le but de l'hydrologie opérationnelle est de définir des débits à
l'exutoire de bassins, alors, dans toute approche maillée, il y a nécessairement une phase
d'agrégation de l'information, qui repose sur l'additivité des comportements, soit implicitement
soit de façon plus complexe à travers la modélisation.
Cette additivité pose le problème essentiel au niveau de la pertinence du découpage et des
paramètres descripteurs associés. Dans le cas de ruissellements de surface, l'additivité des
écoulements élémentaires est, a priori, possible depuis des tailles de calcul très fines : la somme
de chaque case donne un bon index de l'écoulement global à l'exutoire. Dans le cas de
ruissellements par infiltration, l'additivité est plus problématique. La somme des écoulements
élémentaires définis sur des zones trop exiguës peut ne pas être explicative de l'écoulement global.
Il en découle que l'agrégation des cases et donc des écoulements dépend de la taille de calcul
(résolution de calcul) : elle est impossible en deçà d'une seuil dont la valeur dépend des processus
élémentaires observés sur le terrain.
Dépendance d'échelle : une limitation des approches distribuées
La dernière précaution à prendre pour une bonne cohérence concerne la dépendance d'échelle qui
touche les variables, les processus ainsi que les équations qui les définissent.
Pour ce qui est des variables, on observe une forte dépendance d'échelle touchant la précision
et la signification des paramètres. Par exemple, la pente change non seulement de valeur mais
aussi de signification quand change la résolution de calcul (Puech, 1993). Une forte dérive
s'observe, mais on utilise toujours le même terme pente pour ce qui est mesuré, en résolution 20
m ou 1 km. Le danger est d'utiliser ensuite sans précaution ces variables dans des modèles
uniques, établis à une échelle particulière. Or, ces mêmes dérives s'observent pour toutes les
variables : quel est, par exemple, le lien entre une température de surface ponctuelle et la
température de surface estimée sur 1 km² ?