mémoire - Centre National de Recherches Météorologiques

2.4. Bilan et perspectives
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Les schémas de surface ont d’abord été développés pour résoudre les équations de diffusion
de la chaleur et de conduction de l’eau au sein d’une colonne idéalisée de sol dont les hétérogénéités
horizontales étaient ignorées. L’influence de la végétation sur le bilan d’énergie et le bilan d’eau a fait
l’objet de nombreux développements, nécessitant une description de plus en plus fine des paramètres
du couvert végétal voire la mise en œuvre d’une végétation interactive aux échelles de temps les plus
longues. Aux hautes latitudes et en altitude, des développements supplémentaires ont été nécessaires
pour rendre compte du caractère original et changeant des propriétés physiques du manteau neigeux,
ainsi que des changements de phase en surface et dans le sol, avec une incidence possible sur la
conductivité hydraulique. Outre le sol et la neige, d’autres réservoirs continentaux commencent à voir le
jours dans les modèles climatiques. Il s’agit notamment des zones inondées (Decharme et al . 2008) et
des aquifères (Niu et al. 2007) dont l’importance reste difficile à quantifier à l’échelle globale. Une
modélisation du pergélisol (Nicolsky et al. 2007), mais aussi des glaciers et des calottes polaires,
devient également essentielle dès que l’objectif des simulations est d’étudier des climats relativement
lointains de la période actuelle.
Considérant le cas particulier du modèle ISBA, les travaux importants réalisés au sein de
l’équipe MC2 ont permis d’étoffer le schéma initial proposé par Noilhan et Planton (1989). Les
principaux développements ont concerné l’eau sous forme solide et le couplage de la transpiration à la
photosynthèse. L’équipe UDC à laquelle j’appartiens n’a pas pour principale vocation de développer
des paramétrisations, mais elle est intervenue à différentes reprises soit pour palier une insuffisance
passagère du schéma (développement d’une paramétrisation simplifiée du manteau neigeux dans le
cadre de ma thèse), soit pour s’attaquer à des questions plus spécifiques de la grande échelle
(développement d’une hydrologie sous-maille dans le cadre de la thèse de B. Decharme). Le dialogue
qui s’est ainsi progressivement mis en place entre les deux groupes est l’un des points forts du CNRM.
La plupart des développements mis en œuvre à grande échelle ont préalablement été testés à petite
échelle. Réciproquement, certaines paramétrisations pensées pour la grande échelle peuvent aussi
s’avérer bénéfiques pour des utilisations à plus fine échelle. Il est cependant important d’élargir le cercle
des collaborations au delà des murs du CNRM. Un rapprochement avec l’IPSL est notamment essentiel
pour combler notre retard sur la partie lente du cycle du carbone. Par ailleurs, les discussions avec les
hydrologues de terrain (G.M. Saulnier ou P. Kosuth par exemple) ou les spécialistes de la télédétection
(A. Cazenave, C. Prigent, F. Aires, ou N. Mognard par exemple) sont toujours instructives et cruciales
pour évaluer le modèle ou susciter de nouveaux développements.
La résolution horizontale limitée des modèles de climat justifiera, pendant encore de
nombreuses années, de rendre compte de la variabilité sous-maille des processus hydrologiques. A
terme, l’utilisation d’une grille plus fine pour les calculs de surface imposant des interpolations à chaque
pas de temps est une solution techniquement simple, mais dont le rapport efficacité sur coût reste
discutable. Il existe en effet une certaine invariance d’échelle dans la répartition des pluies, comme
dans celle du relief ou de la végétation. Ainsi, il est sans doute plus efficace de subdiviser la maille en
sous-régions de taille variable mais homogènes du point de vue de ces paramètres, plutôt qu’en pavés
réguliers mais dont les hétérogénéités ne seront que partiellement réduites par rapport à celles de la
maille initiale. Notons ainsi que la version ISBA-SGH proposée par Decharme et Douville (2006a)
permet de produire à 1° des débits plus réalistes que la version de base à 8 km sur les principaux
affluents du Rhône. Elle peut cependant encore être affinée. Les sources de variabilité sous-maille y
sont en effet croisées de manière indépendante. Ainsi, qu’elles soient réparties sur l’ensemble de la
maille ou concentrées sur une fraction μ, les précipitations produisent par exemple la même quantité de
ruissellement sur surface saturée. Tenir compte de l’influence de la topographie sur la répartition sousmaille
de la végétation et du forçage atmosphérique permettrait d’obtenir une réponse moins linéaire et
certainement plus physique.