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A la question des chemins de l'eau, depuis l'instant où une goutte de pluie rencontre la surface de la Terre jusqu'à son écoulement en rivière, ces trente dernières années ont permis de mettre en évidence le rôle fondamental de la dynamique des zones saturées sous les climats humides et tempérés. Cependant, lorsqu'il s'agit à présent d'effectuer des prédictions sur les flux et variables à l'échelle des versants, la modélisation se heurte à un problème d'équifinalité. C'est à dire que nombreuses sont les paramétrisations des modèles capables de reproduire les seules données généralement disponibles (i.e. pluie-débit), alors que chacune implique un fonctionnement interne du bassin différent...Aussi notre étude porte : (1) sur la détection des zones saturées du BVRE du Coët-Dan à l'aide [...]

A la question des chemins de l'eau, depuis l'instant où une goutte de pluie rencontre la surface de la Terre jusqu'à son écoulement en rivière, ces trente dernières années ont permis de mettre en évidence le rôle fondamental de la dynamique des zones saturées sous les climats humides et tempérés. Cependant, lorsqu'il s'agit à présent d'effectuer des prédictions sur les flux et variables à l'échelle des versants, la modélisation se heurte à un problème d'équifinalité. C'est à dire que nombreuses sont les paramétrisations des modèles capables de reproduire les seules données généralement disponibles (i.e. pluie-débit), alors que chacune implique un fonctionnement interne du bassin différent...Aussi notre étude porte : (1) sur la détection des zones saturées du BVRE du Coët-Dan à l'aide de l'imagerie satellitale radar ERS, (2) sur l'utilisation de cette information par l'archétype des modèles basés sur le concept de zones saturées contributives d'aire variable,
TOPMODEL.
Après avoir développé une procédure de filtrage spatio-temporelle des images radar, et obtenu une certaine confirmation du concept de zones contributives préférentiellement localisées aux abords des ruisseaux, on montre, que si les capteurs actuels (i.e. mono-configurés) ne sont pas capables de livrer une mesure précise de l'humidité superficielle des sols, un suivi multi-temporel permet néanmoins de révéler la structure spatiale de la dynamique du ressuyage des sols. Aussi, on définit un indice de saturation potentielle, basé sur la persistance de l'humidité qui caractérise les zones les plus propices à se saturer. Cet indice offre, du point de vue de la reproduction des zones saturées observées sur le Coët-Dan, des performances similaires à celles de l'indice topographique de TOPMODEL. Deux méthodes de couplage des indices topographiques et radar sont ensuite proposées, qui permettent, d'une part d'améliorer les prédictions spatialisées liées au seul
indice topographique, d'autre part de fournir une estimation stochastique de l'extension des zones saturées à partir d'observations de terrain limitées.
Quant au problème d'équifinalité, nous avons obtenu confirmation que TOPMODEL, en dépit de sa paramétrisation minimale, observe également une multitude de paramétrisations acceptables, ce qui proscrit toute approche déterministe à la calibration du modèle et induit de fortes incertitudes sur la prédiction des débits. Aussi, on propose de poursuivre le processus stochastique d'apprentissage du modèle (GLUE), à l'aide d'une estimation de la superficie saturée du bassin, déduite des informations terrain, topographique et radar. Outre l'amélioration escomptée sur la prédiction des débits, la méthodologie conduit à une réduction spectaculaire de la plage de variation du paramètre de transmissivité moyenne du modèle. Enfin, on propose d'analyser dans quelle mesure ce problème d'équifinalité affecte également les prédictions spatialisées de TOPMODEL. Et concernant cette première application stochastique à la prédiction des zones saturées, il apparait qu'un
apprentissage sur les seuls débits à l'exutoire, malgré la multiplicité des paramétrisations acceptables qui en résulte, ne se traduit pas par des prédictions spatialisées incertaines, ce qui permet de tester TOPMODEL sur la validité de sa représentation interne.