The ISBA surface scheme in a macroscale hydrological model applied to the Hapex-Mobilhy area. Part II: Simulation of streamflows and annual water budget
Le schéma de surface ISBA dans le cadre d'un modèle hydrologique régional appliqué à la zone Hapex-Mobilhy. Partie II : reconstitution des débits et du bilan hydrologique annuel
Résumé
A macroscale hydrological model including an improved representation of the surface processes is validated at a regional scale using the data set collected during the Hapex-Mobilhy experiment (1986). Using observed atmospheric forcing with a resolution of 5 km and realistic fields of vegetation and soil types in a large area, the hydrological model correctly simulates daily streamflows for two contrasting climatological years in 1986 and 1987, provided that a sub-grid scale parameterization of surface runoff is included in the surface scheme. The comparison with point observations of evaporation and soil water content shows that the surface scheme satisfactorily reproduces the annual water budget for very diverse land uses. It is shown that, although the annual rainfall was significantly lower in 1987, the annual evaporation was higher than in 1986 because precipita-tion fell mainly in summer. The reduction of precipitation contributed to a comparable reduction of total runoff, and therefore a drastic decrease in the river flows as confirmed by the observations. The second part of the study addresses the issue of modelling the surface water budget at a large grid scale. Once validated, the macroscale hydrological model is used as a reference to test aggregation methods. Aggregated fluxes of evaporation, drainage and surface runoff are found to be close to the reference fluxes provided that sub-grid scale surface runoff and interception losses are taken into account in the aggregation procedure.
Un modèle hydrologique distribué incluant une représentation améliorée des processus de surface est validé à l'échelle régionale en utilisant les données collectées lors de l'expérimentation Hapex-Mobilhy (1986). Utilisant les forçages atmosphériques à une résolution spatiale de 5 km, et des données de végétation et de types de sols réalistes sur une grande superficie, le modèle hydrologique simule correctement les écoulements journaliers pour deux années hydrologiquement contrastées (1986 et 1987), pour peu qu'une représentation des écoulements sous-maille soit prise en compte dans le schéma de surface. La comparaison avec des observations ponctuelles d'évaporation et d'humidité du sol montre que le schéma de surface reproduit de façon satisfaisante le bilan hydrologique annuel pour des occupations du sol très diverses. Ainsi, bien que la pluie ait été significativement moindre en 1987, l'évaporation annuelle a été plus forte qu'en 1986 parce que les précipitations sont principalement tombées en été. La réduction des précipitations a provoqué une diminution du même ordre de grandeur de l'écoulement, et donc une diminution sévère des débits en rivière, confirmée par les observations. La deuxième partie de l'étude s'intéresse à la modélisation du bilan en eau à échelle régionale. Le modèle hydrologique distribué validé est utilisé comme référence afin de tester des méthodes d'agrégation. Les flux agrégés d'évaporation, de drainage et d'écoulement de surface se trouvent être proche des flux de référence pour peu qu'une paramétrisation des écoulements sous maille et des pertes par interception soient prises en compte dans la procédure d'agrégation.