Etude du cycle hydrologique des régions boréales et apports de l'altimétrie à large fauchée

Arctic regions will be the most affected by climate change: therefore this work aims at studying the hydrological cycle of these regions. A new methodology to extract snow volume from radiometric data has been validated for the boreal regions and exhibits a different behaviour between snow volume ov...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Biancamaria, Sylvain
Other Authors: GOHS, Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul Sabatier - Toulouse III, Nelly Mognard
Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
Language:French
Published: HAL CCSD 2009
Subjects:
lac
Online Access:https://theses.hal.science/tel-00455572
https://theses.hal.science/tel-00455572/document
https://theses.hal.science/tel-00455572/file/manuscrit_these_biancamaria.pdf
id ftutoulouse3hal:oai:HAL:tel-00455572v1
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Université Toulouse III - Paul Sabatier: HAL-UPS
op_collection_id ftutoulouse3hal
language French
topic Arctic
hydrological cycle
snow
modelling
data assimilation
river
discharge
lake
volume variation
wide swath altimetry
error budget
Arctique
cycle hydrologique
neige
modélisation
ISBA
LISFLOOD
assimilation de données
fleuve
débit
lac
variation de volume
altimétrie à large fauchée
SWOT
bilan d'erreur
[SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology
[SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes
spellingShingle Arctic
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[SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology
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Biancamaria, Sylvain
Etude du cycle hydrologique des régions boréales et apports de l'altimétrie à large fauchée
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SWOT
bilan d'erreur
[SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology
[SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes
description Arctic regions will be the most affected by climate change: therefore this work aims at studying the hydrological cycle of these regions. A new methodology to extract snow volume from radiometric data has been validated for the boreal regions and exhibits a different behaviour between snow volume over Eurasia and over North America. Yet, water volume variation is more difficult to estimate from currently available satellite data. That's why the potential of the new SWOT (Surface Water and Ocean Topography) mission, which will provide global water elevation maps, has been investigated. This has been done by implementing a virtual mission. The first step has been to model a Siberian river, the lower Ob, by coupling a land surface scheme and an inundation model. A realist estimation of the river discharge and water heights has been performed by tuning some of the models parameters. Then, SWOT synthetic observations have been assimilated in the modelling using a local Ensemble Kalman Smoother, leading to a significant decrease (more than 50%) of the modelling errors. The benefit of SWOT for all surface waters has also been studied. From in-situ rating curves and SWOT instrumental error, it has been shown that SWOT will provide an estimate of instantaneous river discharge with an error below 30%, if the river depth is above 1m. The error on the monthly discharge due only to the satellite temporal sampling decreases with drainage area, and should be lower than 20% for drainage area above 6,900 km2. Finally, it has been computed that annual volume variation for all the lakes in the world is around 9,000 km3. Currently, less than 15% of this lake storage change can be monitored with nadir altimeters, whereas SWOT will be able to observe from 50% to 65% of this volume variation Les régions boréales seront les plus affectées par le réchauffement climatique, c'est pourquoi cette thèse s'est intéressée à l'étude du cycle hydrologique de ces régions. Une nouvelle méthodologie d'extraction du volume de neige à partir de ...
author2 GOHS
Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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Arctique*
Climate change
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Hydrologie. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩
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spelling ftutoulouse3hal:oai:HAL:tel-00455572v1 2023-12-17T10:26:05+01:00 Etude du cycle hydrologique des régions boréales et apports de l'altimétrie à large fauchée Biancamaria, Sylvain GOHS Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Université Paul Sabatier - Toulouse III Nelly Mognard 2009-12-08 https://theses.hal.science/tel-00455572 https://theses.hal.science/tel-00455572/document https://theses.hal.science/tel-00455572/file/manuscrit_these_biancamaria.pdf fr fre HAL CCSD tel-00455572 https://theses.hal.science/tel-00455572 https://theses.hal.science/tel-00455572/document https://theses.hal.science/tel-00455572/file/manuscrit_these_biancamaria.pdf info:eu-repo/semantics/OpenAccess https://theses.hal.science/tel-00455572 Hydrologie. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩ Arctic hydrological cycle snow modelling data assimilation river discharge lake volume variation wide swath altimetry error budget Arctique cycle hydrologique neige modélisation ISBA LISFLOOD assimilation de données fleuve débit lac variation de volume altimétrie à large fauchée SWOT bilan d'erreur [SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes info:eu-repo/semantics/doctoralThesis Theses 2009 ftutoulouse3hal 2023-11-22T17:33:15Z Arctic regions will be the most affected by climate change: therefore this work aims at studying the hydrological cycle of these regions. A new methodology to extract snow volume from radiometric data has been validated for the boreal regions and exhibits a different behaviour between snow volume over Eurasia and over North America. Yet, water volume variation is more difficult to estimate from currently available satellite data. That's why the potential of the new SWOT (Surface Water and Ocean Topography) mission, which will provide global water elevation maps, has been investigated. This has been done by implementing a virtual mission. The first step has been to model a Siberian river, the lower Ob, by coupling a land surface scheme and an inundation model. A realist estimation of the river discharge and water heights has been performed by tuning some of the models parameters. Then, SWOT synthetic observations have been assimilated in the modelling using a local Ensemble Kalman Smoother, leading to a significant decrease (more than 50%) of the modelling errors. The benefit of SWOT for all surface waters has also been studied. From in-situ rating curves and SWOT instrumental error, it has been shown that SWOT will provide an estimate of instantaneous river discharge with an error below 30%, if the river depth is above 1m. The error on the monthly discharge due only to the satellite temporal sampling decreases with drainage area, and should be lower than 20% for drainage area above 6,900 km2. Finally, it has been computed that annual volume variation for all the lakes in the world is around 9,000 km3. Currently, less than 15% of this lake storage change can be monitored with nadir altimeters, whereas SWOT will be able to observe from 50% to 65% of this volume variation Les régions boréales seront les plus affectées par le réchauffement climatique, c'est pourquoi cette thèse s'est intéressée à l'étude du cycle hydrologique de ces régions. Une nouvelle méthodologie d'extraction du volume de neige à partir de ... Doctoral or Postdoctoral Thesis Arctic Arctique* Climate change Université Toulouse III - Paul Sabatier: HAL-UPS Arctic