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HYdrologie TROpicale et Observations Spatiales (AST HYTROOS)

Rencontres autour de l’hydrologie du Fleuve Niger 

Enjeux scientifiques , enjeux opérationnels, apport des mesures spatiales et préparation à la future mission altimétrique haute-résolution  SWOT

Visite ABN 12-21 octobre 2017 - Workshop Niger 14-15 Septembre 2017, 

Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse

Compte-rendu 

L’Autorité du Bassin du Niger (ABN)  a effectué une visite de 2 semaines à Toulouse, dans le cadre d‘ un projet collaboratif entre l’IRD, le CNES et l’ABN ; projet coordonné par des chercheurs de l’OMP  et portant sur le développement d’une plateforme d’information et de recherche sur le Bassin du Niger, intégrant la modélisation hydrologique du Bassin et des mesures spatiales, notamment de hauteur d’eau par altimétrie satellitaire. L’ambition partagée des 3 organismes est de faire du bassin du Niger un Bassin Pilote en Hydrologie Spatiale avec en ligne de mire la future mission NASA/ CNES/CSA/UKSA d’altimétrie haute résolution : SWOT.  

Cette visite de l’ABN a créé l’opportunité de discussions scientifiques plus larges sur le Fleuve Niger, son fonctionnement et son évolution.  L’objectif était de mettre en regard les connaissances (sur les eaux de surface, eaux dans le sol, occupation du sol et leurs évolutions, …)  acquises par une longue tradition d’études sur le fleuve (notamment via la longue collaboration entre l’ABN et l’IRD/ORSTOM) , les projets de recherche en cours, les réseaux de mesure actuels/outils et les besoins de l’ABN et les nouvelles perspectives offertes par les mesures spatiales. Une quarantaine de chercheurs, essentiellement de laboratoires français mais avec quelques participants d’Afrique et d’Amérique du Sud, s’est ainsi réunie à l’Observatoire Midi-Pyrénées  les 14 et 15 septembre 2017.  

L’ABN a rappelé les enjeux opérationnels et le rôle central du fleuve auprès des populations et pour le développement socio-économique de la région.  Une synthèse  des connaissances acquises sur le fleuve, son fonctionnement, ses contrastes, ses changements depuis plus d‘un siècle a été présentée.  Quelques grandes questions scientifiques encore d‘actualités ont été rappelées : les causes multiples des inondations, en augmentation  sévères ;  l’état des ressources en eaux sous-terraines et les interactions entre eaux de surfaces et nappes, encore mal comprises ; .l’évolution et le rôle de la végétation (dont ligneux)  . Enfin l’apport des mesures spatiales pour analyser le fonctionnement hydrologique à l’échelle régionale, établir des diagnostiques sur les changements hydro-éco-climatiques et suivre l’état hydrique et les risques hydro-météorologiques a été discuté.

Une demi-journée a été consacrée à la future mission SWOT dont le lancement en 2021 représentera une révolution pour l’hydrologie continentale (eaux de surface) et le suivi des grands bassins.

 

La suite du séjour de l’ABN à Toulouse a permis d’explorer plus avant l’apport de l’altimétrie nadir spatiale pour le suivi opérationnel d’un bassin, via une formation ad hoc. Plusieurs réunions avec les acteurs toulousains du spatial (CNES ; CLS ; Labos OMP) ont permis d’échanger sur les attendus réciproques de l’implication de l’ABN comme bassin pilote de SWOT, pour la validation comme le développement/test d’applications aval.

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Programme et présentations du workshop

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14 septembre 2017

 

Matin Intervenants Titres Présentations
S Biancamaria-­‐S Calmant -­‐M Gosset Introduction aux journées
Kone , Bachir Alkali (ABN) Présentation de l’ABN
G Mahé (HSM) et col. Fonctionnement hydrologique et changements – perspective historique
G Favreau (IGE) et col. Interactions eaux sous-­‐terraines / surface
A Ogilvie ou X (G-­‐Eau) Observation et modélisation du fonctionnement du DIN.  
P Hiernaux et col. Dynamique de la végétation du delta intérieur de 1980 à 2014
J Demarty (HSM) et al. Bilan eco-­‐hydrologique en région sahélienne agropastorale – fonctionnement et changements -­‐observation, modélisation.  
Après Midi M Grippa (GET) et col.

Observation et modélisation du fonctionnement des mares sahéliennes et de

leur changements.

 
IGE – Panthou/Wilcox et al. TBD : extrêmes hydro-­‐météorologiques, évolution/attributions.  
C Cassé/M Gosset (GET) et col.

Évolution de la crue rouge–analyse via modélisation et divers forçages

pluviométriques.

A Fleischmann (IPH; Bresil) and col. Two-­‐way coupling of hydrological (MGB) and hydrodynamic models on large semi-­‐arid wetlands – Application to upper Niger and Inner Delta  
A Paris (GET/LEGOS) and col. :

Application du modèles MGB et de l’altimétrie spatiale pour la prévision de débit

– Application au Niger.

IGE – Pellarin and col. – Modélisation 3D haute résolution du bassin du Niger.  
D Sighomnou/A Gado / tous Presentation WHYCOS/OMM et Wetland – Discussion générale  

15 septembre 2017

 

  Intervenants Titres Présentations
Matin L Kergoat (GET) et col. Suivi de la végétation et occupation du sol par satellite – État de l’art, exemples d’application en AO et perspectives  
Pellarin (IGE) – Al Bitar (CESBIO) Suivi de l’humidité du sol – principe, état de l’art, applications aux études hydrologiques et agronomiques en AO.  
Gosset (GET) et col Estimation/Suivi des précipitations par satellite et autres techniques innovantes Application au bassin du Niger.
Aubin/Demarty (HSM) Estimation régionale de l'ETR par télédétection spatiale (zone méso Sud Ouest Niger)  
M Grippa/ G Ramillien et col. (GET) Suivi des stocks et bilan d ‘eau à partir de la mission spatiale GRACE – Principe, applications en AO, perspectives.
E Robert/ M Grippa (GET) et col Étude de la couleur de l’eau par satellite – Exemple sur le Niger  
J F Cretaux (LEGOS/CNES) Suivi des surfaces en eau par satellite – Principes et exemples sur le DIN  
S Biancamaria/ S Calmant Altimétrie spatiale pour l’hydrologie continentale : principe, exemples, perspectives pour le fleuve Niger.  
Après Midi S Cherchali/JF Cretaux (CNES) SWOT : l’altimétrie haute résolution ! concept et applications à l’hydrologie continentale  
S Biancamaria (LEGOS) Apport de l’altimétrie à la modélisation hydrologique des grands fleuves via l’assimilation de données.  
PA Garambois / S Ricci / PO Malaterre et COL. De l’altimétrie au débit : principes des algorithmes de débit SWOT ; perspectives de test sur le Niger - Besoin en données à priori et de validation.  
S Calmant (LEGOS)/ N Picot (CNES) Calibration/Validation de SWOT Perspectives et besoins sur le Niger  

 

 Les posters du workshop

Intervenants Titres Posters
G. Panthou (IGE) et col Rainfall intensification in tropical semi-arid regions: the Sahelian case
Y. Sané (ANACIM)/G. Panthou (IGE) Intensity-Duration-Frequency (IDF) rainfall curves in Senegal

Info complémentaire

Page ResearchGate “ Hydrology of the Niger River” (contact : Gil Mahé, HSM) 

Animateurs: Marielle Gosset (GET / OMP) et Sylvain Biancamaria (LEGOS / OMP)

Laboratoires impliqués: CESBIO, GET, LEGOS + CNRM–GAME et SU CERFACS

Noyau d’animation : Aaron Boone (CNRM), Stéphane Calmant (LEGOS), Manuela Grippa (GET), Jean-Michel Martinez (GET), Sophie Ricci (CERFACS) et Rémy Roca (LEGOS)

Les collaborations internes à l'OMP sur les thèmes du cycle de l'eau continental et l'observation spatiale sont fortes mais fonctionnent sur la base du 'labo à labo' voire d'initiatives individuelles, avec un champ d'action étroit : collaboration CNRM-LEGOS‐CERFACS sur la thématique modélisation hydrologique/altimétrie ; collaboration CNRM-GET sur la modélisation hydrologique / pluie satellite ; collaboration GET-LEGOS sur le bilan d'eau continental sur des bassins cibles ; collaboration CNRM-LEGOS sur différents aspects de la mission Megha‐Tropiques ; … .

L’AST HYTROOS a été créée pour aider à coordonner ces efforts, pour appréhender des verrous scientifiques ou méthodologiques , agréger les différentes expertises au service de questions / chantiers communs et mieux diffuser ces connaissances / outils en interne ou en externe. Elle permet une participation plus collective du site toulousain dans les initiatives nationales (GDR Megha-Tropiques) et internationales (SDT SWOT, GPM, GEWEX, …).

Quelques exemples ont émergé des discussions  :

  • La propagation des incertitudes d'observation et de modélisation dans l'analyse de la relation pluie‐débit et la prévision ;
  • Validation des missions spatiales à partir des mesures in situ et des études intégrées du cycle de l eau. Quantification des incertitudes.
  • Étude intégrée de l'hydrologie des fleuves tropicaux : complémentarités d'échelles (de l'échelle convective pour l'analyse des évènements météorologiques à l'échelle intégratrice du bassin). Apport de la haute résolution, méthodes de désagrégation. Complémentarité entre mesures (de l’in situau satellite) et entre outils (modélisation / observation) ;
  • Application aux grands fleuves tropicaux Amazone / Niger déjà étudiés et instrumentés dans le cadre des SO HYBAM et AMMA-CATCH et transposition à des zones moins instrumentées (Gange/Brahmapoutre, Congo, …) mais à gros enjeu ;
  • Petits objets hydrologiques et endoréïsme : exemple des mares sahéliennes, un défi pour la télédétection à cause de leur petite taille et un enjeu à cause de leurs impacts sur la ressource en eau mais aussi sur la transmission de maladies. Projet d'analyse multi-capteur, multi-échelle (de la pluie au volume et à la couleur de l'eau) ;
  • Complémentarité des mesures quantitatives (bilan d'eau ; dynamique des évènements) et qualitatives (couleurs de l’eau ; traceurs) pour suivre les chemins de l'eau et analyser les processus hydrologiques ;
  • Analyses des extrêmes hydrologiques / hydro-climatiques / hydro‐météorologiques ; comprendre leur genèse ; définir les indicateurs d'évènements à fort impact ;
  • Exemple du Niger à Niamey et des 'hot spot' du haut-bassin amazonien (Madre de Dios).

L'effort porte plus particulièrement sur l'animation scientifique : séminaires d'information, séminaires méthodologiques, discussions pour le montage de projets / réponses à appels d'offres ou intervention coordonnées sur chantiers.

Animateurs:

  • Marielle Gosset (GET / OMP): marielle.gosset@ird.fr
  • Sylvain Biancamaria (LEGOS / OMP): sylvain.biancamaria@legos.obs-mip.fr
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