Modeling the Land-Hydrology-Atmosphere Interface

Modélisation de l'interface surface continentale-hydrologie-atmosphère

Boone, Aaron

Auteur moral
Institut National Polytechnique de Toulouse : INP Toulouse
Auteur moral
Mahfouf, Jean-François
Année de publication
2016
Résumé
<p align="justify">Les flux radiatifs descendants et les précipitations sont partitionnés au niveau des surfaces terrestres en stockage et en flux. Ces échanges d'eau et d'énergie pilotent les processus à l'interface comme le réchauffement et l'humidification de la couche limite planétaire, l'évolution du manteau neigeux, les transferts de chaleur dans le sol et les cycles de gel-dégel, la photosynthèse, les sources et puits de carbone, les échanges radiatifs, etc... La thématique de mes recherches porte sur la compréhension et l'amélioration de la représentation des processus des surfaces continentales et hydrologiques ainsi que leurs couplages avec l'atmosphère. Pour atteindre cet objectif, j'ai amélioré la composante de surface (schéma de surfaces continentales ou land surface model, LSM) de divers modèles numériques atmosphériques et hydrologiques ainsi que leur couplage. La compréhension et la prévision des processus de surface est ainsi améliorée grâce à une combinaison entre la théorie, la modélisation, l'analyse et observations (données provenant de campagnes de terrain, des ré-analyses et de télédétection spatiale) à de multiples échelles. Dans la première partie de cette présentation, je résumerai divers développements que j'ai réalisé autour du schéma de surface ISBA (Interactions entre la Biosphère de Surface et l'Atmosphère), en mettant l'accent sur une initiative récente visant à développer une nouvelle paramétrisation (plus) explicite de la végétation. Ce schéma représente le point culminant des améliorations physiques mentionnées ci-dessus en passant d'une approche conceptuelle à une représentation plus explicite des processus de surface. La seconde partie sera consacrée à mes activités dans divers projets internationaux d'intercomparaison de modèles (MIPS). Ces projets ont conduit à une amélioration significative des LSMs au cours des 20 dernières années. De plus, quand les LSMs sont forcés par des produits satellitaires, notamment les données pluviométriques et physiographiques, les sorties multi-modèles de surface sont équivalentes à une réanalyse et peuvent être utilisés pour obtenir une vue plus précise d'un système particulier, obtenir une mesure de l'incertitude de la modélisation, et même aider à améliorer la représentation des processus de surface dans les modèles couplés. Finalement, l'accent sera mis sur les méthodologies permettant de combiner de manière optimale les données de télédétection spatiale et la composante hydrologique dans les modèles de surface. Ces activités s'inscrivent dans un effort pour mieux comprendre et modéliser les processus spatialisés à l'échelle globale. Elles ont été menées dans le cadre de la préparation de la future mission spatiale commune au CNES et à la NASA : Surface Water Ocean Topography (SWOT), qui fournira des estimations globales des variations des stocks d'eau de surface en tant que produits ou en combinaison avec des modèles. Les perspectives associées à ces différents travaux de recherche sont ensuite présentées. </p>
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