La convergence du flux de vapeur d'eau et son potentiel comme variable hydrologique de surface

Cardin-Ouellette, Sabrina (2013). La convergence du flux de vapeur d'eau et son potentiel comme variable hydrologique de surface. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’hydrologie s’est longtemps intéressée uniquement à la branche terrestre du cycle hydrologique. Pourtant, le contenu en vapeur d’eau de l’atmosphère au-dessus du bassin versant peut varier en fonction du transport net de vapeur d’eau par l’atmosphère soit la convergence horizontale du flux de vapeur d’eau (C). Pour de longues périodes de temps et à l’échelle du bassin, C devrait être égale au ruissellement (R) sortant de cette même région. La convergence du flux de vapeur d’eau pourrait constituer une information supplémentaire d’intérêt afin d’améliorer les modèles hydrologiques visant la prévision du débit en rivière.

L’objectif général de ce mémoire est d’évaluer quantitativement le cycle hydrologique complet à l’intérieur du modèle régional canadien de climat (MRCC) afin de déterminer le potentiel de la convergence de flux de vapeur d’eau comme variable utilisable en hydrologie appliquée. Le MRCC est un outil d’intérêt en hydrologie puisqu’il permet de modéliser plusieurs processus complexes du cycle hydrologique à l’échelle régionale, en plus de calculer plusieurs composantes du cycle qui sont difficiles à mesurer dans le monde réel. Les résultats indiquent que la convergence du flux de vapeur d’eau est égale au ruissellement à l’échelle temporelle climatique. À l’échelle annuelle, la convergence et le ruissellement demeurent fortement corrélés (r > 0,8). À l’échelle mensuelle et journalière, la corrélation entre les termes diminue vu l’importance de l’eau transitant dans les réservoirs atmosphérique et terrestres. En hiver, la convergence mensuelle des bassins nordiques est approximativement égale à la variation du couvert de neige.

Le terme d’erreur du bilan hydrique représente 0 à 10% de C à l’échelle temporelle climatique. Cet ordre d’erreur est nettement inférieur aux termes d’erreur obtenus par des études similaires faites à partir de réanalyses et ce pour des bassins de plus petites superficies. L’erreur dans le bilan hydrique est liée au schéma numérique semi-lagrangien du MRCC et aux interpolations nécessaires au calcul de C. Pourtant cette erreur supposée aléatoire ne diminue pas strictement avec l’augmentation de la superficie du bassin. Ce biais positif,C < R, pourrait être un biais régional engendré par la correction du bilan hydrique intégré à l’intérieur du MRCC. L’augmentation du terme d’erreur aux échelles mensuelles (0 à 30%) et journalières (0 à plus de 100%) est due à un décalage temporel de 6h entre les flux et les variables d’état lors de leur enregistrement par le MRCC.

Résumé traduit

Hydrology is often oriented on the terrestrial branch of the hydrologic cycle. In a watershed, the amount of water vapor can change due to atmospheric transport. The horizontal convergence of the moisture flux (C) constitutes the net input of water vapor in a given region. For long time periods and on a watershed’s spatial scale, the horizontal convergence of the moisture flux should equal the water runoff of the watershed region. Keeping track of C should be an interesting way of increasing the efficiency of hydrological models.

The global objective of this project is to quantify the hydrological cycle in the Canadian Regional Climate Model (CRCM) to evaluate if the horizontal convergence of the moisture flux can be used as an informative variable in hydrological models. The CRCM is useful to model complex hydrologic phenomena at regional scale and calculates components of the cycle that are difficult to obtain in the field. The results show that convergence is equal to the runoff on the climatic temporal scale. The temporal annual series also shows large correlation between the runoff and the convergence (r >0.8). On the monthly time scale, the relation is not as obvious because the atmospheric and terrestrial reservoirs also hold transiting water. During winter, the monthly convergence in the Nordic watersheds is approximately equal to the variation of the snow cover.

The error in the simulated hydrological balance varies between 0 and 10% on the climatic time scale. This is much less than the error obtained by similar studies using reanalyses. At this scale, the term of error is related to the semi-Lagrangian computational scheme and possibly to the correction of the hydrological balance integrated in the MRCC. Increasing error on the monthly (0 to 30%) and daily (0 to 100%) time scales is due to a 6 hours temporal gap between the averaged variables and instantaneous variables in the recording scheme of the MRCC.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie, concentration génie de l'environnement." Bibliographie : pages 97-101.
Mots-clés libres:	Vapeur d'eau atmosphérique Transport. Cycle hydrologique. Canada Climat. convergence, hydrologique, modèle, mrcc, surface, variable, convergence du flux de vapeur d’eau, modèle régional canadien de climat
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Brissette, François
Codirecteur:	Codirecteur Caya, Daniel
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	18 déc. 2013 16:04
Dernière modification:	08 mars 2017 21:59
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1250

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