Evaluation of evapotranspiration over the irrigated areas in the High Atlas Mountain front, Morocco : modeling, micro-meteorological measurements and remote sensing | Évaluation de l'évapotranspiration des zones irriguées en piémont du Haut Atlas, Maroc : modélisation, mesures micro-météorologiques et télédétection spatiale

Inglés. An accurate assessment of evapotranspiration (ET) is crucially needed at the basin scale for studying the hydrological processes and water balance especially from upstream to downstream. In the mountains, this term is poorly understood because of various challenges, including the vegetation diversity, topography variation, lack of available data and because the in situ direct measurement of ET is difficult in complex terrain. The main objective of this theses was to investigate the potential of different models, namely Two-Source-Energy-Balance model (TSEB), Soil Plant Atmosphere and Remote Sensing Evapotranspiration (SPARSE), Shuttleworth-Wallace (SW) and SAtellite Monitoring of Irrigation (SAMIR), driven by remote sensing data for estimating ET over a complex mountain region. First, the models were tested at the local scale against the EC measurements using local measurement or/and remote sensing inputs at the satellite overpasses. Secondly, the potential of the models for evaluating the evapotranspiration at large scale was investigated by aggregating the estimated map based on the LAS footprint and compared them to the LAS measurements. TSEB was tested at the local scale against the EC measurements using multi-scale remote sensing (MODIS and Landsat) inputs at the satellite overpasses. As for the local scale, the comparison of the latent heat fluxes simulated by TSEB driven by Landsat data performed well against those measured by the LAS, while slightly more scattering was observed when MODIS products were used. SW was tested at the local scale and good agreements with the measurement was shown. However, this model needs many input variables to compute soil (rss) and vegetation (rsv) resistances, which are often difficult to estimate at large scale particularly soil moisture. In this study, a new approach to spatialize rss and rsv based on two thermal-based proxy variables was proposed. The comparison between the ET values estimated using the proposed approach and measured confirm the ability of the proposed approach to provide satisfactory ET maps. The parallel version of SPARSE is used by calibrating five of these more sensitive parameters. SPARSE has shown acceptable performance in estimating latent and sensible heat fluxes. The SPARSE model is limited by several assumptions and uncertainties. In particular, the reliability of the surface temperature data. In addition, the fact of taking constant calibrated parameters over the whole year in different vegetation and environmental conditions is not representative of such a complex surface, in particular the minimum stomatal resistance (rstmin). The SAMIR model (Satellite Monitoring of Irrigation) is used to simulate water fluxes at a daily time step in the area studied. SAMIR showed a very good performance for the estimating ET. [...]

Francés. Une évaluation précise de l'évapotranspiration (ET) est indispensable à l'échelle du bassin pour étudier les processus hydrologiques et le bilan hydrique, en particulier de l'amont vers l'aval. Dans les montagnes, ce terme est mal connu en raison de divers défis, notamment la diversité de la végétation, la variabilité topographique, le manque de données disponibles et la difficulté d'effectuer des mesures sur ces terrain complexe. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier le potentiel de différents modèles basés sur la télédétection, à savoir TSEB (Two-Source-Energy-Balance model), SPARSE (Soil Plant Atmosphere and Remote Sensing Evapotranspiration), Shuttleworth-Wallace (SW) and SAMIR (SAtellite Monitoring of IRrigation), pour estimer l'ET sur une région du piémont du montagne. Premièrement, les modèles ont été testés à l'échelle locale en comparant avec les mesures de deux systèmes d'Eddy covariance (EC). Deuxièmement, la performance des modèles à l'échelle de la zone d'étude a été évaluée en pondérant les estimations par le footprint d'un scintillomètre à grande ouverture (LAS) et en les comparant aux mesures. D'abord TSEB basé sur les données de télédétection, MODIS et Landsat, a été testé à l'échelle locale en comparant ses estimations aux mesures EC. Quant à l'échelle locale, les résultats de comparaison des flux de chaleur latente simulés par TSEB basé sur les données Landsat sont très encourageants en comparant aux mesurés LAS, tandis qu'une dispersion plus importante a été observée lors de l'utilisation des produits MODIS. En suit, SW a été testé à l'échelle locale et de bons accords avec la mesure ont été démontrés. Cependant, ce modèle a besoin de nombreuses variables d'entrée pour calculer les résistances du sol (rss) et de la végétation (rsv), qui sont souvent difficiles à estimer à grande échelle, en particulier l'humidité du sol. Pour ce fait, une nouvelle approche pour spatialiser rss et rsv basée sur deux proxys de variables thermiques a été proposée. La comparaison entre les valeurs ET estimées par la nouvelle approche et mesurées confirme la capacité de l'approche proposée à fournir des cartes ET satisfaisantes. SPARSE a montré des performances acceptables pour l'estimation des flux de chaleur latente et sensible. Cependant, il est limité par plusieurs hypothèses et incertitudes. Notamment, la fiabilité des données de température de surface. De plus, le fait de prendre des paramètres calibrés constants sur toute l'année dans différentes conditions de végétation et d'environnement n'est pas représentatif d'une surface aussi complexe, en particulier la résistance stomatique minimale (rstmin). Le modèle SAMIR (Satellite Monitoring of Irrigation), est utilisé pour effectuer un suivi journalier du bilan hydrique de la zone étudiée. SAMIR a montré une très bonne performance pour la prévision de l'ET.[...]