Télédétection et ressources en eau/Remote sensing and water resources
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C’est ce que Beven (1995) appelle le problème d’échelle; on ne sait pas vraiment déduire de
la description physique et géomorphologique d’un bassin une connaissance des mécanismes qui y
prédominent et de la relation pluie-débit (Grésillon, 1994). Au terme de cette analyse, il apparaît
que les modèles qui « prétendent » dépasser l’empirisme des approches purement globales ne sont
qu’une réponse pragmatique à ce problème; elle présuppose des mesures de débit à l’échelle
appropriée qui sont censées permettre l’apprentissage des modèles, à savoir la calibration de leurs
paramètres.
Les prédictions dans ce contexte semblent alors d’autant plus risquées que l’adéquation entre
les processus modélisés et les processus observés sur le bassin est mal vérifiée, et que les
conditions hydrologiques sont différentes de celles enregistrées sur la période de calibration du
modèle.
Adéquation entre processus modélisés et processus observés
Les modèles hydrologiques, mêmes les plus sophistiqués, ne sont que de grossières
approximations d’une réalité complexe et aujourd’hui encore ils sont essentiellement utilisés pour
prédire les débits de réponse d’un bassin aux événements pluvieux extrêmes à partir d’un
« minimum » d’observations pluies-débits préalables. Quand bien même l’intérêt ne porterait pas
à présent sur les flux internes aux bassins, il convient de veiller à ce que la modélisation soit
basée sur une représentation sensiblement correcte des mécanismes du ruissellement identifiés sur
le bassin, afin que l’extrapolation temporelle qui est pratiquée puisse être guidée sur la base la
plus rationnelle qui soit.
Fort heureusement pour l'hydrologie des régions arides ou semi-arides, le mécanisme
hortonien, implicite dans la plupart des approches globales de modélisation, est largement
reconnu comme dominant. Cependant, les concepts associés de production et de transfert
s'inscrivent dans un schéma agrégatif discutable : l'eau produite à la surface des zones les plus
éloignées du réseau hydrographique risque fort de se réinfiltrer en chemin peu après la fin de la
pluie, d’où l’intérêt d’une approche spatialisée, mais qui souffre actuellement d’une
représentation « hydraulicienne » des écoulements, jugée inadéquate.
Dans les climats humides à tempérés, TOPMODEL, parce qu’il exploite astucieusement le
concept de zones contributives d’aire variable, jouit d’une popularité croissante. L’attrait pour ce
modèle tend néanmoins à déplacer son utilisation au-delà de ses frontières théoriques, là où les
conditions d’un affleurement de la nappe phréatique ne sont pas satisfaites, alors que son
application devrait être réservée aux bassins qui présentent une extension visible des zones
saturées.
Vers une calibration des modèles plus robuste
Comme le montrent les récents travaux sur TOPMODEL, l’échec actuel des modèles spatialisés à
simuler les flux internes à un petit bassin vient du fait que les seules données pluie-débit ne
suffisent pas à l’apprentissage de ce type de modèle, fût-il semi-distribué. Si cela pose problème
concernant la prévision de l’extension des zones saturées, cela soulève également certains doutes
quant à la confiance que l’on peut accorder aux prédictions des modèles en simples termes de
débit.
Alors qu’un jeu de paramètres peut sembler optimal pour une période et une méthode de
calibration donnée, ce même jeu est certainement bien moins performant que d’autres
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C’est ce que Beven (1995) appelle le problème d’échelle; on ne sait pas vraiment déduire de
la description physique et géomorphologique d’un bassin une connaissance des mécanismes qui y
prédominent et de la relation pluie-débit (Grésillon, 1994). Au terme de cette analyse, il apparaît
que les modèles qui « prétendent » dépasser l’empirisme des approches purement globales ne sont
qu’une réponse pragmatique à ce problème; elle présuppose des mesures de débit à l’échelle
appropriée qui sont censées permettre l’apprentissage des modèles, à savoir la calibration de leurs
paramètres.
Les prédictions dans ce contexte semblent alors d’autant plus risquées que l’adéquation entre
les processus modélisés et les processus observés sur le bassin est mal vérifiée, et que les
conditions hydrologiques sont différentes de celles enregistrées sur la période de calibration du
modèle.
Adéquation entre processus modélisés et processus observés
Les modèles hydrologiques, mêmes les plus sophistiqués, ne sont que de grossières
approximations d’une réalité complexe et aujourd’hui encore ils sont essentiellement utilisés pour
prédire les débits de réponse d’un bassin aux événements pluvieux extrêmes à partir d’un
« minimum » d’observations pluies-débits préalables. Quand bien même l’intérêt ne porterait pas
à présent sur les flux internes aux bassins, il convient de veiller à ce que la modélisation soit
basée sur une représentation sensiblement correcte des mécanismes du ruissellement identifiés sur
le bassin, afin que l’extrapolation temporelle qui est pratiquée puisse être guidée sur la base la
plus rationnelle qui soit.
Fort heureusement pour l'hydrologie des régions arides ou semi-arides, le mécanisme
hortonien, implicite dans la plupart des approches globales de modélisation, est largement
reconnu comme dominant. Cependant, les concepts associés de production et de transfert
s'inscrivent dans un schéma agrégatif discutable : l'eau produite à la surface des zones les plus
éloignées du réseau hydrographique risque fort de se réinfiltrer en chemin peu après la fin de la
pluie, d’où l’intérêt d’une approche spatialisée, mais qui souffre actuellement d’une
représentation « hydraulicienne » des écoulements, jugée inadéquate.
Dans les climats humides à tempérés, TOPMODEL, parce qu’il exploite astucieusement le
concept de zones contributives d’aire variable, jouit d’une popularité croissante. L’attrait pour ce
modèle tend néanmoins à déplacer son utilisation au-delà de ses frontières théoriques, là où les
conditions d’un affleurement de la nappe phréatique ne sont pas satisfaites, alors que son
application devrait être réservée aux bassins qui présentent une extension visible des zones
saturées.
Vers une calibration des modèles plus robuste
Comme le montrent les récents travaux sur TOPMODEL, l’échec actuel des modèles spatialisés à
simuler les flux internes à un petit bassin vient du fait que les seules données pluie-débit ne
suffisent pas à l’apprentissage de ce type de modèle, fût-il semi-distribué. Si cela pose problème
concernant la prévision de l’extension des zones saturées, cela soulève également certains doutes
quant à la confiance que l’on peut accorder aux prédictions des modèles en simples termes de
débit.
Alors qu’un jeu de paramètres peut sembler optimal pour une période et une méthode de
calibration donnée, ce même jeu est certainement bien moins performant que d’autres