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sur le développement des zones arides et semi-arides

Titre : Caractérisation de la variabilité spatio-temporelle de l’humidité du sol par télédétection et modélisation hydrologique du bassin Siliana (Tunisie)

Auteur : Böhnke, Gabriel

Université de soutenance : Université catholique de Louvain

Grade : Master : bioingénieur en sciences et technologies de l’environnement, à finalité spécialisée 2022

Résumé
La gestion des ressources en eau est aujourd’hui un enjeu capital dans le bassin Siliana dans le nord de la Tunisie. Effectivement, le bassin versant est alimenté en eau par le fleuve Medjerda qui est indispensable pour le secteur agricole majeur dans la région (blé, céréales, olives, etc.), l’activité économique et les besoins quotidiens des citoyens de Siliana. Le projet SMART Medjerda vise à améliorer la gestion des ressources en eau, en développant les connaissances scientifiques de modélisation hydrologique, en initiant les citoyens à la gestion participative de l’eau, et en formant des étudiants et chercheurs dans le domaine de l’hydrologie. Ce mémoire de fin d’études s’inscrit dans ce projet SMART Medjerda. Dans ce mémoire, la variabilité spatio-temporelle de l’humidité a été caractérisée depuis avril 2015 jusqu’à juillet 2020, dans la couche superficielle de sol, à l’aide de deux outils. D’une part, les images satellites SMAP/Sentinel-1 d’humidité du sol à une résolution spatiale de 1 km ont été valorisées sur tout le bassin versant. D’autre part, l’humidité du sol a également été estimée à l’aide du modèle SWAT+, en créant des unités de réponses hydrologiques sur base d’une grille de maille d’1 km. Pour la variabilité temporelle, les résultats ont montré que SMAP et SWAT+ suivent une dynamique temporelle similaire au cours des 5 années en différents points du bassin Siliana, même si le modèle semble fort sensible à la variation d’humidité. Par ailleurs, les séries temporelles du modèle et du satellite montrent un R2 moyen de 0.54 sur l’ensemble du bassin, et des corrélations modérées à élevées de Spearman (0.75 - 0.85) et Kendall (0.55 - 0.65). Concernant la variabilité spatiale, les cartes mensuelles d’humidité de SWAT+ et de SMAP concordent dans leurs tendances spatiales pour les années 2017 et 2019. Cependant, l’humidité estimée par SWAT+ semble plus variable, à l’échelle du bassin versant, que celle estimée par le satellite. Comme derniers résultats, des cartes de corrélation entre le satellite et le modèle ont été établies. Le sud du bassin versant présente de moins bonnes corrélations que la partie nord du bassin. Trois hypothèses d’explication des écarts de corrélation entre SMAP et SWAT+ ont été amenées mais elles doivent encore être vérifiées. La récolte de mesures in-situ d’humidité du sol pour valider les résultats obtenus, ainsi que la calibration du modèle SWAT+ sur l’humidité du sol, et finalement la comparaison des résultats avec d’autres produits satellites constituent trois pistes intéressantes d’amélioration pour un projet futur.

Mots clés : Télédétection, SMAP, Tunisie, SWAT+, Humidité du sol

Présentation