mémoire - Centre National de Recherches Météorologiques

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2.3. Comparaison, validation, initialisation
La validation et l’initialisation des MSC nécessitent des observations. Mais la forte variabilité
spatiale des paramètres hydrologiques de surface rend illusoire tout espoir d’obtenir une cartographie
globale uniquement à partir de mesures in situ. A l’instar de ce qui s’est produit depuis quelques
décennies dans le domaine de la prévision atmosphérique et océanique, le développement des
techniques de télédétection représente aujourd’hui une véritable révolution dans le domaine de
l’hydrologie continentale. Cependant, la plupart des mesures actuelles ou prochainement disponibles ne
permettent pas d’accéder aux réservoirs de sub-surface. L’assimilation des observations dans les
modèles hydrologiques et/ou atmosphériques représente probablement la meilleure solution pour
produire des analyses globales d’humidité du sol, d’épaisseur de neige, de ruissellement ou d’évapotranspiration.
2.3.1. Observations in situ et télédétection
Le réseau d’observations conventionnelles utilisé en météorologie ne collecte que peu
d’informations relatives aux surfaces continentales. Le réseau SYNOP 13 fournit néanmoins des
mesures de température et d’humidité de l’air en surface, et donc une information indirecte sur la
température et l’humidité des continents (Mahfouf 1991). Le réseau hydro-climatologique comporte
dans certaines régions des mesures d’HS, mais celles-ci sont généralement effectuées en zone
agricole et ont une faible représentativité spatiale (Robock et al. 2000). De même, les mesures in situ
sont généralement insuffisantes pour permettre un suivi global de la couverture neigeuse (Scialdone et
Robock 1987). C’est pourquoi les MSC ont dans un premier temps été testés localement, grâce à
l’instrumentation de sites expérimentaux, ou sur des domaines limités, dans le cadre de campagnes de
mesure (André et al. 1986, Sellers et al. 1988). De tels jeux de données fournissent à la fois les
variables atmosphériques nécessaires pour forcer les modèles et certaines variables ou flux de surface
utiles à leur validation. Bien qu’ils aient joué un rôle majeur dans le développement et l’amélioration des
MSC, ils ne permettent pas de tester l’ensemble des configurations rencontrées à l’échelle du globe.
La mise en œuvre de réseaux de mesure suffisamment denses pour permettre de forcer et
valider les MSC à l’échelle régionale a été décisive pour franchir une nouvelle étape, et notamment
travailler sur la variabilité sous-maille des processus hydrologiques. Le projet Rhône-AGG (Boone et al.
2004) coordonné par le CNRM a par exemple permis de tester différents MSC sur le bassin du Rhône.
Cependant, de nombreuses régions ne disposent pas de tels réseaux de mesure et seule la
télédétection permet une couverture globale des surfaces continentales. Elle ne doit pas pour autant se
substituer aux mesures in situ car celles-ci demeurent indispensables pour calibrer les instruments
sattelitaires. En général, la télédétection ne donne pas directement accès aux grandeurs physiques qui
nous intéressent, mais seulement à un rayonnement émis ou réfléchi qui dépend de ces paramètres
(Schmugge et al. 2002). Des modèles de transfert radiatif sont donc nécessaires pour relier les
radiances aux variables hydrologiques. La qualité du produit final dépend cependant des efforts mis en
œuvre pour corriger les radiances des effets perturbateurs de l’atmosphère, de la dérive de certains
instruments, ou encore du remplacement de ces instruments pour les séries les plus longues qui ont vu
se succéder plusieurs satellites. Notons par ailleurs que les modèles de transfert radiatif sont de plus en
plus sophistiqués et qu’ils nécessitent parfois des paramètres d’entrée qui ne sont pas directement
mesurables, mais peuvent être fournis par les modèles. C’est ainsi que la tendance est à la simulation
des radiances au sein des MSC et à l’assimilation des radiances observées plutôt que des paramètres
issus d’un algorithme d’inversion (Pellarin et al. 2003, Houser et al. 2004, Balsamo et al. 2006).
13 Synoptic surface observation