Hydrological parameterizations of a land surface model: importance of aquifers and topsoil
Etude des paramétrisations hydrologiques d'un modèle de surface continentale : importance des aquifères et des premiers centimètres du sol
Résumé
Land Surface Models (LSMs) were designed to compute the water and energy budgets at the land surface in climate models (general circulation models). Since the first bucket model of Manabe (1969), the representation of hydrological processes in LSMs has been considerably improved, so that last generation LSMs are now used as stand-alone hydrological models. This thesis deals with the hydrological parameterizations of such an LSM, namely the Catchment Land Surface Model (CLSM). The CLSM makes use of the topographic information to compute surface runoff, groundwater flow and subgrid distribution of soil moisture. Three applications of the CLSM are presented:
- an application to the Somme River basin (France), which allowed us to enhance the groundwater representation,
- an application to the moraine of the Zongo glacier (Bolivia), dedicated to the dependance of bare soil albedo on soil moisture,
- an application to West Africa, as part of the intercomparison project ALMIP (AMMA Land Surface Models Intercomparison project).
The diversity of these contexts shed the light on the strengths and weaknesses of the CLSM and allows a better understanding of the complex interplay between energy and water at the land surface. We show how important it is to take into account the top centimeters of soil and the aquifers.
- an application to the Somme River basin (France), which allowed us to enhance the groundwater representation,
- an application to the moraine of the Zongo glacier (Bolivia), dedicated to the dependance of bare soil albedo on soil moisture,
- an application to West Africa, as part of the intercomparison project ALMIP (AMMA Land Surface Models Intercomparison project).
The diversity of these contexts shed the light on the strengths and weaknesses of the CLSM and allows a better understanding of the complex interplay between energy and water at the land surface. We show how important it is to take into account the top centimeters of soil and the aquifers.
Les modèles de surface continentale (Land Surface Models, LSM) ont été développés pour calculer les bilans d'eau et d'énergie à la surface des continents dans les modèles de climat, ou modèles de circulation générale. Depuis le simple « bucket » de Manabe (1969), la représentation des processus hydrologiques dans les LSM n'a cessé d'évoluer, si bien que les LSM de dernière génération sont employés comme des modèles hydrologiques à part entière. Le travail effectué au cours de cette thèse vise à évaluer les paramétrisations hydrologiques d'un LSM de ce type, le Catchment LSM (CLSM), qui utilise l'information topographique pour calculer le ruissellement de surface et le flux souterrain, ainsi que la variabilité sous-maille de l'humidité du sol. Pour cela, nous présentons trois applications de CLSM :
– une application au bassin de la Somme (France) qui a permis d'améliorer la prise en compte des écoulements souterrains,
– une application à la moraine du Glacier Zongo (Bolivie) pour analyser la relation entre l'albedo et l'humidité du sol nu,
– une application dans le cadre du projet ALMIP (Afrique de l'Ouest) pour l'intercomparaison régionale de LSM.
La diversité de ces contextes jette un éclairage varié sur les forces et les faiblesses de CLSM, et offre la possibilité de mieux appréhender les interactions complexes qui gouvernent les échanges d'eau et d'énergie à la surface des continents. On montre l'importance de considérer l'intégralité du domaine souterrain, depuis les premiers centimètres du sol jusqu'aux aquifères.
– une application au bassin de la Somme (France) qui a permis d'améliorer la prise en compte des écoulements souterrains,
– une application à la moraine du Glacier Zongo (Bolivie) pour analyser la relation entre l'albedo et l'humidité du sol nu,
– une application dans le cadre du projet ALMIP (Afrique de l'Ouest) pour l'intercomparaison régionale de LSM.
La diversité de ces contextes jette un éclairage varié sur les forces et les faiblesses de CLSM, et offre la possibilité de mieux appréhender les interactions complexes qui gouvernent les échanges d'eau et d'énergie à la surface des continents. On montre l'importance de considérer l'intégralité du domaine souterrain, depuis les premiers centimètres du sol jusqu'aux aquifères.
Loading...