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Elfarkh, Jamal. Évaluation de l'évapotranspiration des zones irriguées en piémont du Haut Atlas, Maroc : modélisation, mesures micro-météorologiques et télédétection spatiale

Elfarkh, Jamal (2021). Évaluation de l'évapotranspiration des zones irriguées en piémont du Haut Atlas, Maroc : modélisation, mesures micro-météorologiques et télédétection spatiale.

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Résumé en francais

Une évaluation précise de l'évapotranspiration (ET) est indispensable à l'échelle du bassin pour étudier les processus hydrologiques et le bilan hydrique, en particulier de l'amont vers l'aval. Dans les montagnes, ce terme est mal connu en raison de divers défis, notamment la diversité de la végétation, la variabilité topographique, le manque de données disponibles et la difficulté d'effectuer des mesures sur ces terrain complexe. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier le potentiel de différents modèles basés sur la télédétection, à savoir TSEB (Two-Source-Energy-Balance model), SPARSE (Soil Plant Atmosphere and Remote Sensing Evapotranspiration), Shuttleworth-Wallace (SW) and SAMIR (SAtellite Monitoring of IRrigation), pour estimer l'ET sur une région du piémont du montagne. Premièrement, les modèles ont été testés à l'échelle locale en comparant avec les mesures de deux systèmes d'Eddy covariance (EC). Deuxièmement, la performance des modèles à l'échelle de la zone d'étude a été évaluée en pondérant les estimations par le footprint d'un scintillomètre à grande ouverture (LAS) et en les comparant aux mesures. D'abord TSEB basé sur les données de télédétection, MODIS et Landsat, a été testé à l'échelle locale en comparant ses estimations aux mesures EC. Quant à l'échelle locale, les résultats de comparaison des flux de chaleur latente simulés par TSEB basé sur les données Landsat sont très encourageants en comparant aux mesurés LAS, tandis qu'une dispersion plus importante a été observée lors de l'utilisation des produits MODIS. En suit, SW a été testé à l'échelle locale et de bons accords avec la mesure ont été démontrés. Cependant, ce modèle a besoin de nombreuses variables d'entrée pour calculer les résistances du sol (rss) et de la végétation (rsv), qui sont souvent difficiles à estimer à grande échelle, en particulier l'humidité du sol. Pour ce fait, une nouvelle approche pour spatialiser rss et rsv basée sur deux proxys de variables thermiques a été proposée. La comparaison entre les valeurs ET estimées par la nouvelle approche et mesurées confirme la capacité de l'approche proposée à fournir des cartes ET satisfaisantes. SPARSE a montré des performances acceptables pour l'estimation des flux de chaleur latente et sensible. Cependant, il est limité par plusieurs hypothèses et incertitudes. Notamment, la fiabilité des données de température de surface. De plus, le fait de prendre des paramètres calibrés constants sur toute l'année dans différentes conditions de végétation et d'environnement n'est pas représentatif d'une surface aussi complexe, en particulier la résistance stomatique minimale (rstmin). Le modèle SAMIR (Satellite Monitoring of Irrigation), est utilisé pour effectuer un suivi journalier du bilan hydrique de la zone étudiée. SAMIR a montré une très bonne performance pour la prévision de l'ET. Toutefois, une surestimation est observée de l'ET en été du fait de la non prise en compte de l'arrêt des irrigations lié à l'assèchement de l'Oued. Malgré l'avantage du modèle SAMIR dans l'estimation des composantes du bilan hydrique, la nécessité des données des apport en eau (irrigation et pluie) nécessaires pour l'estimation de l'ET réelle reste le principal inconvénient de ce modèle. Enfin, SW, SPARSE et SAMIR ont été intercomparé afin d'investiguer leur précision et leur applicabilité pratique compte tenu des différents niveaux de complexité et des exigences en variable d'entrée. Les trois modèles prédisent bien l'évolution saisonnière de l'ET pendant les deux saisons 2017 et 2018. Cependant, SAMIR affiche de meilleures performances que SPARSE et SW. Cette comparaison a montré le potentiel de chaque modèle pour l'estimation de l'ET. De plus, les résultats obtenus montrent que les performances des modèles sont contrastées et varient au cours de la saison en fonction des conditions de stress et du développement de la végétation. Ceci met en évidence l'idée que la complémentarité de ces modèles pourrait être exploitée, par exemple en assimilant les estimations SPARSE dans SAMIR qui a montré une bonne cohérence temporelle mais avec biais sur certaines périodes.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Jarlan, Lionel
Er-Raki, Salah
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Etudes Spatiales de la BIOsphère (CESBIO), UMR 5126
Mots-clés libres :Évapotranspiration - Piémont - Eddy covariance - Scintillomètre - Modélisation
Sujets :Physique
Déposé le :25 Mar 2021 14:34