Une nouvelle application hydrologique pour les séries temporelles ?

Le débit des rivières naturelles est une donnée de base en hydrologie qui reste pourtant difficile à obtenir dans de nombreuses régions pour des raisons pratiques, politiques, etc.. Dans la revue Proceeding of the National Academy of Sciences, Gleason et Smith (2014) présentent une nouvelle méthode qui permet de calculer les débits d'une rivière seulement à partir d'images satellites à haute-résolution (e.g. Landsat).

 

    Berges de la Garonne près de Bordeaux/Banks of the Garonne near Bordeaux

"Berges de la Garonne près de Bordeaux" par le Lieutenant-Colonel Robert Batty (1823). A cette époque une bonne partie des berges de nos rivières étaient encore naturelles. L'article de Gleason et Smith ne concerne pas les rivières aménagées par l'homme.

 

Cette méthode résulte d'une découverte suprenante qui donne un coup de jeune à la théorie de la géométrie hydraulique des rivières, un ensemble de lois semi-empiriques qui décrivent le lien entre le débit d'une rivière et ses propriétés géométriques (hauteur, largeur, vitesse du courant). Les auteurs montrent qu'il est possible de réduire le nombre de paramètres qui relient la largeur d'un cours d'eau à son débit, passant de deux paramètres à un seul paramètre sans perdre trop d'informations. Donc en théorie, en utilisant un tronçon de rivière à débit constant (~10 km), pour lequel on a mesuré la largeur du cours d'eau à plusieurs endroits pour une même date, on peut optimiser ce paramètre et calculer la valeur absolue du débit.

La largeur d'une rivière peut être obtenue aisément par traitement automatique d'images satellites (e.g. le logiciel RivWidth, Pavelsky et Smith, 2008, IEEE Geosci Remote Sens Lett 5:70-73).

Les résultats indiquent que la méthode donne des résultats similaires à des mesures de jaugeage in situ dans une fourchette de 20% à 30%. Bien que l'erreur soit assez importante, cette avancée semble ouvrir une voie prometteuse pour l'hydrologie grâce à l'afflux de séries temporelles à haute résolution disponibles à une fréquence élevée. Enfin, cet article ouvre des perspectives très intéressantes de synergie entre les missions d'imagerie (Sentinel-2) et d'altimétrie (SWOT) !

 

Référence :

Gleason, C. J., & Smith, L. C. (2014). Toward global mapping of river discharge using satellite images and at-many-stations hydraulic geometry. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(13), 4788-4791. http://doi.org/10.1073/pnas.1317606111

 

 

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