SMOS Drought Index

Auteur : Al Bitar Ahmad

Description :

Ce modèle concerne le suivi de l’humidité en zone racinaire et la production de carte d’indice de sécheresse à l’échelle du globe avec une basse résolution.

La sécheresse considérée ici est la sécheresse agricole. Celle ci peut-être suivie avec différent paramètres :

  • la végétation,
  • les précipitations
  • et l’humidité du sol.

L’avantage de l’utilisation de l’humidité dans le sol est de pouvoir alerter sur la sécheresse qui s'installe bien avant que la vegetation ne commence à présenter des signes d’assèchement ou dans certains cas de stress.

Les produits issus de ce modèle s’adressent aux gestionnaires de grand bassin ainsi qu'aux services de gestion de l’eau à l’échelle régional. Ils peuvent également être utilisés pour les études des tendances de sécheresse dans certaines régions de notre planète.

Bien que le calcul soit effectué à l’échelle du globe, quelques régions ne sont pas couvertes par cet indice. Le modèle peut ne pas être applicable à ces zones parce que la technologie de télédétection utilisée ne permet pas de le faire. Ainsi, dans certaines régiosn du globe des émissions non-autorisé en microonde band-L polluent le signal et rendent impossibles le calcul de l’humidité du sol qui est l’entré principale du modèle.

Les données d’entrée :

Le modèle utilise comme entrée principale les données d’humidité du sol issue de la mission SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity). Ces données sont produites par le Centre Aval de Traitement des Données SMOS (CATDS) financé par le Centre National D’Etudes Spatiales (CNES) pour accompagner le développement et la diffusion des produits de niveau 3 (synthèse temporelle) et niveau 4 (données améliorées par les modèles ou par les données issues d’autres mission).

Dans ce contexte les produits issus du modèle sont considérés comme des produits de niveau 4 pour la mission SMOS. Des données auxiliaires de texture du sol et de climat issue du centre européen de prévision météorologique à moyen terme (ECMWF) sont également utilisées.

Description du modèle :

Le modèle d’humidité en zone racinaire consiste en un modèle hydrologique simplifié basé sur deux réservoirs dans le sol :

  • dans le premier compartiment la méthode du filtre exponentiel est utilisé pour calculer la teneur en eau dans le sol jusqu'à 18 cm;
  • dans le deuxième, nous utilisons un modèle d’écoulement en milieux poreux non-saturé simplifié. Dans ce compartiment la méthode FAO56 est utilisée pour l’estimation de la transpiration de la végétation.
    En savoir davantage sur le modèle FAO56
    L'évapotranspiration (ET) est la quantité d'eau transférée vers l'atmosphère, par l'évaporation au niveau du sol et par la transpiration des plantes. L'ET joue un rôle important dans l'équilibre de l'eau et de l'énergie à la surface de la terre, il présente un intérêt particulier en matière de pratique agricole et d'irrigation .

    Les observations d' ET ne sont disponibles que pour un nombre limité d'endroits à la surface du globe en pratique, les modèles empiriques sont généralement utilisés pour estimer ET à des échelles locales et régionales . Aucune technique d'estimation n'est universelle, mais une méthode standard est l'équation de Penman- Monteith comme spécifié par l'Organisation pour l'alimentation et l'agriculture (FAO ) .

    La méthode FAO56 Penman -Monteith estime le taux d' ET pour une surface de référence bien arrosée sur la base du rayonnement solaire, de la température, de la vitesse du vent et de l'humidité relative . Cette estimation est communément appelé évapotranspiration de référence . La surface de référence est une culture de référence de l' herbe théorique d'une hauteur de 0,12 m , un albédo de 0,23 , et une résistance de surface constante de 70 s / m . Bien que dépendant de la période de l'année et du lieu, l'équation est développé pour la culture de référence : " l'herbe" et est donc indépendante des caractéristiques spécifiques des cultures et du sol . Toutefois, des coefficientsculturaux peuvent être appliqués pour s'ajuster à une culture donnée . Pour plus d'informations sur la méthode FAO56 Penman -Monteith , vous pouvez vous référer à la UN FAO56 Penman-Monteith documentation.

La combinaison des deux compartiments permet d’avoir une vision des quantités en eau disponible dans la zone racinaire, cette quantité d'eau est le paramètre principal pour le suivi de la sécheresse agricole.

Les données issue de ce calcul sont comparé de façons statistique au données d’humidité en zone racinaire modélisé par les xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Le modèle a pour avantage d’être fortement piloté par la télédétection de l'humidité du sol et de ne pas dépendre des données de précipitations. Les données d’humidité sont issues d’un capteur en microonde et ainsi ne sont pas impacté par la couverture nuageuse. Mais il présente aussi deslimitations à ne pas négliger, ainsi il dépend de la fréquence d’observation de l’humidité du sol qui est de 2 fois tous les trois jours avec SMOS.

Résultats :

  • Sur le blog SMOS du CESBIO : SMOS Global Drought Monitor – CATDS L4
  • Global Drought Index from soil moisture (IGARSS 2013)