Évaluation de l’utilisation des données des réanalyses ERA5 et ERA5-Land pour la modélisation de l’évapotranspiration

Résumé

Cette étude se penche sur la valeur ajoutée de l’utilisation de données des réanalyses ERA5 et ERA5-Land pour l’estimation de l’évapotranspiration en modélisation hydrologiques. Les outils de modélisation (modèles et formules internes) doivent être ajustés localement et ne permettent souvent pas d’extraire des résultats intermédiaires à la réponse finale par manque de représentativité physique à l’interne même des modèles. Malheureusement, l’utilisation de ces outils se fait aussi par défaut de disponibilité suffisante en données hydrologiques et climatiques. Dans le but d’explorer le chemin vers des outils plus représentatifs, l’étude utilise de nouvelles données qui sont beaucoup plus exhaustives que les observations, permettant l’essai de formules à bases physiques pour caractériser les processus sous-jacents d’un modèle hydrologique. Plus précisément les données de réanalyses de dernière génération ERA5 et ERA5-Land. À ces données est couplé l’essai de 14 différentes estimations de l’évapotranspiration. Cet agencement permet de tester le potentiel de l’utilisation de formulation d’évapotranspiration potentielle (ETP) plus physique sur les résultats en modélisation hydrologique et donc d’ouvrir la porte vers ces changements. Afin d’assurer une généralisation la plus grande de cette étude, 1169 bassins versants sont analysés. Ils sont répartis sur l’ensemble de l’Amérique du Nord, donc au Canada, aux États-Unis et au Mexique. À cela s’ajoute l’utilisation de deux modèles hydrologiques. L’analyse des résultats se fait par l’entremise de la qualité de la modélisation, qui est jugée par la valeur du critère de performance de Kling-Gupta (KGE). Les observations restent le chef de file si l’on ne considère que les valeurs de KGE obtenues en calibration. Il y a toutefois des exceptions pour les régions montagneuses comme les rocheuses au Canada, les régions plus au nord du Canada et pour le Mexique. Dans ces cas, de meilleurs résultats en calibration avec les données de réanalyses (ERA5 et ERA5-Land) sont observables. Somme toute, la supériorité en calibration des observations ne sous-entend pas de mauvais résultats pour les données de réanalyses. Les résultats en modélisation hydrologique pour les combinaisons utilisant l’ETP à base plus physique montrent qu’il est possible d’obtenir des modèles aussi bien calibrés que par l’entremise de formulations d’ETP plus simples et plus empiriques. En général, certaines formulations plus simples génèrent de meilleurs résultats et il y a une difficulté notable en modélisation dans la région centrale des États-Unis. Somme toute, l’étude montre le potentiel en modélisation hydrologique favorable des réanalyses ainsi que le potentiel des données de réanalyses combinées à des méthodes à base plus physiques afin d’estimer l’ETP.

Date	18 août 2022
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Annie Poulin (Directeur(-trice)) & Richard Arsenault (Codirecteur(-trice))