Soil moisture monitoring using space remote sensing (active microwave and infrared thermography) and hydrological modelling at the basin scale | Suivi de l'état hydrique des sols par télédétection spatiale (radar et thermographie infrarouge) et modélisation hydrologique à l'échelle du bassin versant

[Departement_IRSTEA]GMA [TR1_IRSTEA]GMA1-Fonctionnement hydrologique des bassins et des réseaux hydrographiques

English. A good knowledge of soil moisture offers interesting possibilities to improve outflow modelling at the outlet of small agricultural watersheds. In that way, the aim of the present work was to elaborate and to implement a methodology allowing to follow soil moisture evolution by space remote sensing (radar and thermal infrared) in order to integrate this information in a hydrological model. The study carried on Brittany from 1992 up to 1994 has first demonstrated during the low vegetation density period the capacity of ERS1 satellite synthetic aperture radar (SAR) to estimate surface soil moisture on a basin scale (Naizin research basin, Morbihan). This result has been generalized on a regional scale to about forty other Breton basins. Meanwhile, during summer the vegetation strongly influences the backscattering radar signal. In a second step, thermal infrared data from the NOAA satellite AVHRR radiometer have been used to estimate soil moisture by solving the energy balance at the soil surface. Because of the local climatic and land use conditions, it seems to be difficult to calculate the root zone soil moisture. Only the surface soil moisture could has been determined by this way. In the third and last part of this work, soil moisture estimated from space has been compared with simulations of a lump conceptual hydrological model. The good results obtained open a way for the use of space remote sensing data for outflow modelling and water resources management.

French. Une bonne connaissance de l'état hydrique du sol offre des possibilités intéressantes pour améliorer la modélisation des débits à l'exutoire de petits bassins versants agricoles. Dans cette optique, l'objectif de cette recherche était d'élaborer et de mettre en oeuvre une méthodologie permettant le suivi de l'état hydrique des sols par télédétection spatiale (radar et infrarouge thermique) en vue de l'intégration de cette information dans un modèle hydrologique. L'étude menée sur la Bretagne de 1992 à 1994 a d'abord montré, en période de faible développement de la végétation, la capacité du radar à ouverture synthétique du satellite ERS1 à estimer l'état hydrique de surface du sol à l'échelle d'un bassin versant de recherche (Naizin, Morbihan). Ce résultat a été généralisé à l'échelle régionale sur une quarantaine d'autres bassins versants. Cependant, en période estivale le suivi de l'humidité du sol est perturbé par le couvert végétal qui influence fortement le signal radar rétrodiffusé. Dans un second temps, la résolution du bilan énergétique à la surface du sol a permis d'exploiter en terme d'humidité de surface du sol les données recueillies dans l'infrarouge thermique par le radiomètre AVHRR du satellite NOAA. En raison des conditions locales climatiques et d'occupation du sol, il est apparu difficile d'accéder par cette méthode à l'humidité de la couche racinaire et seul l'état hydrique de surface a pu être obtenu. Le troisième volet du travail a consisté à comparer l'état hydrique estimé par télédétection avec les simulations d'un modèle hydrologique conceptuel global. Les bons résultats obtenus ouvrent de larges perspectives d'assimilation des données de télédétection pour la modélisation des débits des rivières et la gestion des ressources en eau superficielles.