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Développement d'un modèle numérique de fonte pour le suivi du couvert de neige à l'aide d'imagerie satellitaire

Lavallée, Stéphane (2002). Développement d'un modèle numérique de fonte pour le suivi du couvert de neige à l'aide d'imagerie satellitaire. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La fonte printannière, en région septentrionale, constitue un événement hydrologique important pour les gestionnaires de bassins versants, en particulier pour ceux qui doivent gérer de grands réservoirs ainsi que des installations hydroélectriques. Immédiatement avant et durant la période de fonte de la neige, un processus délicat d'optimisation doit s'effectuer pour équilibrer l'emmagasinement des réservoirs. Ceci a pour but d'empêcher les inondations tout en maximisant la production ultérieure d'énergie électrique. Ce projet porte sur la conception d'un modèle dsitribué de fonte de neige employé simultanément avec des images d'un capteur satellitaire NOAA-AVHRR. L'objectif est d'effectuer un suivi du processus de fonte de neige d'un grand bassin versant utilisé pour la production d'hydro-électricité. En utilisant des données météorologiques et géographiques, le modèle numérique calcule l'évolution du couvert de neige selon une grille d'une résolution de 1 km2. Au cours de la saison de fonte active, des données NOAA-AVHRR sont saisies quotidiennement. Ces données NOAA-AVHRR sont ensuite traitées pour produire des cartes de couverture de neige à la même échelle que celle utilisée par le modèle numérique. Les cartes dérivées des données NOAA-AVHRR sont ensuite quantitativement comparées aux cartes modélisées. Tenant compte des incertitudes dans les cartes NOAA-AVHRR produites, avec une approche dite de «cellule comparable» qui incorpore la pente, les coordonnées géographiques et les données d'altitude, le modèle se réinitialise itérativement par un retour dans le temps jusqu'à ce que la différence entre les zones enneigées observées et simulées soient réduites au minimum. Une étude de cas est effectuée avec la collaboration de la compagnie Alcan pour l'application de l'approche sur un sous-bassin versant du Lac St-Jean, celui de la Chute du Diable. La saison de fonte 1999 est utilisée pour évaluer l'application d'une partie de l'algorithme. Les résultats obtenus indiquent que l'utilisation d'une seule carte dérivée de l'imagerie NOAA-AVHRR améliore significativement les prévisions du modèle. L'approche peut facilement s'intégrer à l'intérieur d'un programme opérationnel du suivi de la fonte des neiges sur un bassin versant.

Titre traduit

Development of a numerical snowmelt model with satellite imagery assistance for the snow cover follow-up

Résumé traduit

The northem region basins have a huge hydric potential. The watersheds located in these zones are very attractive for hydropower development projects. Snowfall represents a large portion of the annual water available in these basins. During the snowmelt period a large quantity of water is suddenly released in a short period of time. During that period, watershed managers require information on the evolution of the snowpack in order to optimize power production and to ensure public safety in the event of potential flooding. Often, management methods are based on simple correlations based on data collected from previous years or on inappropriate tools for data interpretation. Both of these factors can affect the reliability of the forecasts.

The project is concerned with the development of an approach to improve the snowmelt forecasts. A digital nowmelt model based on the degree-days approach is designed considering several factors like the hourly temperatures, the albedo, the topographic effect, the solar radiation and the vegetation index. To counterbalance the inherent modeling error, an algorithm is created to do an automatic data adjustment with the integration of NOAA-AVHRR remote sensing data into the snowmelt model.

A case study is carried out with the collaboration of the Alcan company for the application of the approach on the sub-basin Chute du Diable from the Lake St-Jean watershed. The 1999 snowmelt season was used to evaluate the application of one part of the development algorithm. A real time simulation was carried out and resulted in a significant improvement in the forecasts. With only one satellite image, the error on the flood peak forecast is decreased at two days and is then reduced to less than one day with the use of a second image, acquired two days later. While the method gave good preliminary results, simulations on other snowmelt seasons will have to be simulated out for the complete validation and development of the algorithm.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'école de technologie supérieure comme exigence partielle de la maîtrise en génie de la construction". Bibliogr.: p. [120]-122.
Mots-clés libres: Carte, Couvert, Developpement, Equation, Fonte, Hydroelectricite, Imagerie, Modele, Modelisation, Neige, Numerique, Prevision, Satellite, Simulation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Brissette, François
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Leconte, Robert
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 12 mai 2011 20:15
Dernière modification: 14 oct. 2016 01:22
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/816

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