mémoire - Centre National de Recherches Météorologiques

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de la maille. Elle a été calibrée via la comparaison des albédos simulés par ciel clair avec les
observations spatiales de l’instrument ERBE 10 (Douville et al. 1995b).
Concernant l’HS, une première façon de traiter la variabilité sous-maille a été proposée par
Zhao (1977) et introduite dans certains schémas de surface au début des années 1990 (Dümenil et
Todini 1992, Wood et al. 1992). Généralement désignée par l’acronyme VIC (Variable Infiltration
Capacity), elle consiste à considérer que la maille est subdivisée en un nombre infini de sous-réservoirs
dont la capacité d’infiltration varie continûment entre 0 et une valeur maximale. Une formule analytique
permet alors d’estimer la fraction saturée en fonction de l’humidité moyenne du sol et du taux moyen de
précipitation au pas de temps considéré (Fig. 2.4). Cette formule fait intervenir un paramètre empirique,
b, que l’on peut faire varier en fonction de la pente moyenne de la maille ou de la variabilité sous-maille
de l’orographie. D’autres schémas se sont inspirés de l’approche Topmodel (Beven et Kirby 1979) pour
rendre compte de manière plus explicite de l’influence de la topographie sur la redistribution horizontale
de l’eau au sein de la maille (Fig. 2.4). L’adaptation la plus originale a été proposée par Koster et al.
(2000) qui discrétisent le bilan d’eau non plus sur une grille régulière mais sur une juxtaposition de
bassins versants de petite taille. Cette technique nécessite des interpolations à chaque pas de temps
pour passer du découpage en bassins à la grille atmosphérique. C’est pourquoi l’introduction de
Topmodel dans les schémas de surface est généralement réalisée de manière plus empirique. Chaque
maille est considérée comme un bassin versant au sein duquel Topmodel va permettre d’estimer une
fraction saturée, fsat, et éventuellement un terme de drainage. Le principe de Topmodel est de
considérer que la maille est subdivisée en pixels dont le déficit local à saturation est fonction d’un indice
topographique incluant un effet pente et un effet aire de drainage. Une partie du problème consiste
alors à déterminer le déficit moyen de la maille à partir d’une équation pronostique (Gedney et Cox
2002) ou simplement d’une relation diagnostique avec l’HS (Habets et Saulnier 2001).
Fig. 2.4 : Principes des schémas VIC et TOPMODEL pour calculer le ruissellement sous-maille. Dans le schéma
VIC, l’infiltration moyenne sur la maille dépend d’une distribution sous-maille des capacités d’infiltration (fonction
d’un paramètre empirique B) et le ruissellement sous-maille est la somme des contributions élémentaires des
surfaces déjà saturées et de celles qui le deviennent en raison des précipitations incidentes pendant le pas de
temps considéré. Dans le schéma TOPMODEL, la maille est assimilée à un bassin versant dont la distribution des
indices topographiques permet de déterminer une fraction saturée, ou zone contributive, sur laquelle tout
événement précipitant se traduit par un ruissellement de surface (d’après Decharme 2005).
10 Earth Radiation Budget Experiment