Optimal temporal resolution for hydrological modeling studies

Résumé

L'impact du changement climatique sur les ressources en eau a constitué un important domaine de recherche au cours des dernières décennies. Une meilleure gestion de l'eau est un moyen de s'adapter au changement climatique. Pour y parvenir, il serait utile de disposer de meilleurs modèles de ruissellement pluvial. Les modèles de ruissellement pluvial sont essentiels pour améliorer notre compréhension et notre capacité à prévoir les inondations et les sécheresses. La plupart des études de modélisation hydrologique ont été menées à l'échelle quotidienne, car la plupart des données météorologiques n'étaient disponibles qu'à ce pas de temps. Cependant, des données à plus haute résolution temporelle sont de plus en plus disponibles à l'échelle infrajournalière. Des travaux antérieurs ont montré que l'utilisation de données à plus haute résolution temporelle entraîne souvent une amélioration de la précision de la modélisation. Cependant, l'utilisation d'une échelle temporelle plus fine augmente les besoins en calcul du modèle hydrologique. Trouver le meilleur pas de temps est donc un exercice visant à maximiser la précision de la simulation tout en maintenant la charge de calcul aussi faible que possible. Les petits bassins versants peuvent bénéficier davantage d'un pas de temps plus petit en raison du temps de réaction plus rapide, tandis que les bassins versants plus grands peuvent être relativement insensibles au pas de temps de calcul. Ceci souligne l'importance de prendre en compte la taille du bassin versant lors de la détermination de la meilleure résolution temporelle. Bien qu'il y ait eu de nombreuses études sur les modèles de ruissellement avec des pas de temps infra-quotidiens et même infra-horaires, une connaissance systématique de la façon dont la taille du bassin versant affecte l'option de résolution temporelle et comment déterminer le meilleur pas de temps pour le modèle n'a pas encore été réalisée. Ce travail a donc étudié l'impact de la résolution temporelle des modèles hydrologiques sur les résultats de simulation, et si cet impact est lié à la taille du bassin versant. Trois cent trente-neuf (339) bassins versants avec des précipitations horaires de qualité contrôlée ont été sélectionnés, couvrant la plupart des états contigus des États-Unis. Les données météorologiques horaires ont été agrégées à des pas de temps de 2, 3, 4, 6, 12 et 24 heures et un modèle hydrologique a été calibré sur tous les bassins versants et pour chacun des 8 pas de temps. Pour étudier l'impact de la taille du bassin versant, les bassins versants ont été regroupés en 6 classes de taille différentes, de moins de 500 km2 à plus de 4500 km2 , chaque groupe contenant approximativement le même nombre de bassins versants. Les résultats ont montré que l'utilisation d'un pas de temps aussi petit que possible était bénéfique pour toutes les classes de taille de bassin versant, car elle améliorait systématiquement le biais du débit simulé ainsi que l'ampleur et le moment des pics de débit. Les classes de taille les plus petites ont bénéficié le plus d'un pas de temps réduit alors que pour les bassins plus grands, le passage à un pas de temps inférieur à 8 heures n'a toutefois apporté que des améliorations marginales.

Date	26 sept. 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Brissette (Directeur(-trice))