Assimilation SMOS dans DHSVM : cas de l’Oueme Supérieur

L ’impact de l’assimilation de l ’humidité du sol superficiel sur les simulations du modèle hydrologique à base physique DHSVM (Modèle de végétation de sol hydrologique distribué) est étudié dans ce document pour un bassin de 12 000 km2 situé au Bénin en Afrique de l’ Ouest.


Grâce à un grand nombre de pluviomètres répartis sur tout le bassin, des simulations de référence sont effectuées à partir d’une année d’étalonnage (en 2010) et de deux années d’évaluation (2011 et 2012) basées sur des mesures in situ : du débit à la sortie ; des observations locales de l’humidité du sol à différentes profondeurs du sol ; et de l’évapotranspiration. Dans une deuxième étape, plusieurs produits satellites (PERSIANN, TRMM-3B42RT et CMORPH) sont utilisés à la place des mesures de précipitations in situ. Ces produits apportent trop d’eau (surtout PERSIANN et CMORPH), parfois à la mauvaise date, ce qui a un impact important sur diverses variables hydrologiques. Afin de corriger la mauvaise quantité d’eau d’entrée apportée par les produits de précipitation par satellite, les observations d’humidité du sol du satellite SMOS sont assimilées dans le modèle hydrologique. L’assimilation des données SMOS montre un impact positif sur l’humidité du sol à différentes profondeurs (5 cm, 40 Cm et 80 cm définis dans le modèle), avec une diminution du biais par rapport aux mesures in situ. Le débit est également influencé positivement par une forte amélioration du coefficient d’efficacité de Nash après assimilation (de négatif à positif pour PERSIANN et CMORPH) (voir Fig. Ci-dessous). Enfin, l’évolution temporelle de la profondeur de la nappe est également grandement améliorée (de 0,1-0,3 15 à 0,8-0,9 pour PERSIANN et CMORPH). Ce travail montre que l ’utilisation des produits de précipitations par satellite dans un modèle hydrologique peut conduire à de grandes erreurs qui peuvent être réduites par l’ assimilation de l ’humidité du sol des satellites, ce qui a un impact positif sur l’estimation des variables hydrologiques jusqu’aux couches les plus profondes du modèle.

Leroux, D. J., T. Pellarin, T. Vischel, J. M. Cohard, T. Gascon, F. Gibon, A. Mialon, S. Galle, C. Peugeot and L. Seguis (2016). "Assimilation of SMOS soil moisture into a distributed hydrological model and impacts on the water cycle variables over the Ouémé catchment in Benin." Hydrol. Earth Syst. Sci. 20(7) : 2827-2840.

contacts :
Delphine Leroux
Thierry Pellarin