Félicitation à Jordi Etchanchu pour sa soutenance de thèse du 12/12/2019

« Apport des données de télédétection haute résolution et haute répétitivité dans la modélisation hydro-météorologique »

Dr. Jordi Etchanchu a brillamment soutenu sa thèse ce jeudi 12 décembre 2019 à 14h00 en salle de conférence du CESBIO.

La composition du jury etait la suivante:

Mme Florence HABETS (CNRS/ENS, Rapporteur)
M. Pere QUINTANA SEGUI (Observatori de l’Ebre, Rapporteur)
M. Clément ALBERGEL (CNRS, Examinateur)
Mme Isabelle BRAUD (IRSTEA, Examinateur)
M. Lionel JARLAN (IRD, Examinateur)
M. Gilles BOULET (IRD, Directeur de thèse)
M. Vincent RIVALLAND (CNRS, Co-encadrant de thèse)

Résumé :  
Les agrosystèmes sont soumis à de fortes hétérogénéités spatio-temporelles du fait des actions combinées du climat, du sol et pratiques agricoles. Les modèles de surface, qui permettent de quantifier les échanges d’eau et d’énergie à la surface terrestre utilisent la plupart du temps des résolutions spatiales trop larges et une description des pratiques agricoles trop simple pour caractériser ces hétérogénéités. Réussir à simuler de manière plus réaliste les agrosystèmes est pourtant d’une importance cruciale pour pouvoir gérer les ressources en eau ou évaluer les interactions avec le climat. Depuis quelques décennies, la télédétection permet de fournir des informations à des résolutions spatiale et temporelle inégalées sur l’ensemble du globe. Ce travail de thèse vise donc démontrer le potentiel des données satellite pour mieux représenter les pratiques agricoles dans le modèle de surface SURFEX-ISBA du CNRM.
Le premier volet de la thèse a eu pour objectif de représenter les rotations de cultures et le choix des dates de semis et récolte dans le modèle. Pour ce faire, j’ai exploité des cartes d’occupation des sols et d’indice foliaire (LAI) issues des données du satellite Formosat-2 (8m), appliqué à une zone agricole du Sud-Ouest de la France. Afin de limiter le temps de calcul tout en conservant l’intérêt de la haute résolution, j’ai mis en place une approche de simulation par parcelle. La comparaison entre l’usage des produits satellite et une paramétrisation climatologique a mis en évidence une nette amélioration de l’estimation de l’évapotranspiration, tout particulièrement sur les cultures d’été. Néanmoins, ces résultats montraient également un biais durant les mois d’été lié à la non-prise en compte d’une irrigation réaliste.
Le second volet de la thèse a donc visé à proposer une méthode pour représenter l’irrigation de manière spatialisée dans le modèle SURFEX-ISBA. Pour ce faire, j’ai d’abord développé un schéma d’irrigation automatique utilisant des paramètres classiques des modèles de surface, notamment la période irrigable et l’humidité seuil pour le déclenchement de l’irrigation, en leur donnant des possibilités de variation spatio-temporelle. Afin de renseigner ces variabilités, j’ai utilisé une approche combinant des valeurs expertes préconisées par des agences comme la CACG et Arvalis, et des produits de télédétection optique (Landsat, SPOT, Formosat), permettant de spatialiser ces pratiques d’irrigation théoriques. La comparaison à des volumes d’irrigation observés sur du maïs irrigué a montré que l’usage de cette méthode améliore le réalisme de l’irrigation simulée par rapport à l’usage de paramètres climatologiques.
Enfin, dans le troisième volet, j’ai évalué les méthodes mises en place dans les deux premiers volets, dans le contexte d’un agrosystème semi-aride tunisien comportant des zones irriguées. L’évaluation a pu être effectuée à plusieurs échelles, locale et régionale grâce à l’usage de données scintillométriques représentatives d’une emprise de quelques kilomètres carrés. La comparaison des simulations réalisées sur la base des données SPOT, agrégées spatialement, à des mesures scintillométriques a ainsi permis de valider la paramétrisation du modèle et de montrer que la prise en compte de l’irrigation améliorait le flux de chaleur sensible simulé à l’échelle de la zone agricole. Cependant, certains types de couverts, comme l’arboriculture, ont montré les limites de l’usage de la télédétection à cette résolution pour la caractérisation de leurs paramètres. Une comparaison à d’autres approches modélisant l’évapotranspiration à partir de données satellite dans l’infrarouge thermique a également permis de mettre en lumière des pistes d’amélioration des simulations spatialisées actuelles et d’ouvrir la voie à un usage combiné de ces deux types d’approches.