Etude de la variabilité interannuelle de l'évaporation potentielle : Conséquence sur les prévisions de l'impact hydrologique du changement climatique - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Mémoire D'étudiant Année : 2015

A study of the interannual variability of potential evaporation

Etude de la variabilité interannuelle de l'évaporation potentielle : Conséquence sur les prévisions de l'impact hydrologique du changement climatique

Résumé

Evapotranspiration represents 30% of precipitation for the wettest or coldest areas, and up to 90% for the driest areas. Potential evapotranspiration is the only rainfall-runoff model input which needs to be calculated, the other two, temperature and precipitation, are measured. To simulate future runoff, it is necessary to extrapolate these forcings, and evapotranspiration is at the center of the problem due to lack of knowledge on this phenomenon at large scale. The aim of this research project is to enhance the performance of rainfall-runoff models period by using a better adapted formula able to correctly replicate the multiple effects of climate change on evapotranspiration. The Penman Monteith formula (1965) is considered by the scientific community as the most physically realistic. In 1998, the FAO opted for this formula and fixed certain parameters to meet the needs of the agricultural sector. Our goal is to find a new ET0 adapted to hydrological studies performing as well as Oudin’s PET1 formula. This improvement would enable us to have a more solid physical basis in order to project with a wider range of climatic parameters. By the means of a sensitivity analysis of the formula of Penman Monteith FAO 56 ET0, we questioned the bioclimatic (rs = 70 s / m) and physical (albedo = 0.23) parameter calibrated to a standard crop, a green grass of 12cm height. We looked for the best values highlighted by evaluations GR4J’s criteria for 600 watersheds spread across France. This ET0 is used as such in GR4J and transformed into ETm in MORDOR. Then we study how GR4J and MORDOR integrate this new information in calibration and validation against Oudin’s PET and the Penman Monteith FAO56 ET0, using as a sample the 222 watersheds from the Coron data base with new rainfall data and new assessment criteria adapted to the study of evapotranspiration. We found that a variable albedo depending on snowfall and on average lower (0.06) improves hydrological models’ performances in calibration and validation; however a wider study with in situ measurements of radiation should be conducted to confirm this implausible albedo. On the other hand a surface resistance fading with rain provides better calibration performances but can still be improved in validation.
Dans le bilan en eau d'un bassin versant, l'évapotranspiration représente de 30% des précipitations pour les bassins les plus humides ou plus froids, à 90% des précipitations pour les plus arides. L’évapotranspiration est le seul forçage calculé en entrée des modèles pluie-débit, les deux autres, la température et les précipitations sont mesurés. Pour simuler des débits futurs, il est nécessaire d’extrapoler ces forçages et l’évapotranspiration est au centre de la problématique de l’exercice du fait de la méconnaissance de ce phénomène à grande échelle. L’objectif de cette recherche est d’améliorer les performances des modèles pluie débit en validation avec une formule plus adaptée pour répondre aux multiples effets du changement climatique sur l’évapotranspiration. La formule de Penman Monteith (1965) est considérée par la communauté scientifique comme la plus réaliste physiquement. En 1998, la FAO opta pour cette formule et fixa certains paramètres aux besoins de l’agronomie. Notre travail consiste à obtenir une nouvelle ET0 adaptée à l’étude hydrologique avec des performances aussi bonnes que l’ETP d’Oudin en calage. Cette amélioration nous permettrait d’avoir une base physique solide dans le but de se projeter avec une gamme de paramètres climatiques plus large. Nous réaliserons une analyse de sensibilité de la formule d’ET0 de Penman Monteith FAO 56 en questionnant le paramètre bioclimatique (rs = 70 s/m) et physique (albédo = 0.23) calibrés pour une parcelle standard, une herbe verte de 12cm, en cherchant quelles en sont les meilleures valeurs au vu des critères d’évaluations de GR4J pour 600 bassins versants répartis dans toute la France. Cette ET0, est utilisée telle quelle dans GR4J et transformée en ETm dans MORDOR. Puis nous étudions comment GR4J et MORDOR assimilent cette nouvelle information en calage et validation par rapport à l’ETP d’Oudin et l’ET0 Penman Monteith FAO56, avec comme banc d’essai : 222 bassins versants issus de la base Coron avec de nouvelles données de pluie et de nouveaux critères d’évaluation adaptés à l’étude de l’évapotranspiration. Nous avons trouvé qu’un albédo variable en fonction de la neige et en moyenne plus faible (0.06) améliore les performances en calage et validation des modèles hydrologiques, cependant une étude avec des mesures in situ de rayonnement plus large devra être menée pour confirmer cet albédo peu crédible. D’autre part une résistance de surface s’annulant de la pluie offre de meilleures performances en calage mais reste perfectible en validation.
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hal-02604622 , version 1 (16-05-2020)

Identifiants

Citer

Antoine Quentin. Etude de la variabilité interannuelle de l'évaporation potentielle : Conséquence sur les prévisions de l'impact hydrologique du changement climatique. Sciences de l'environnement. 2015. ⟨hal-02604622⟩
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