Variabilité spatiale de la teneur en eau de surface des sols nus par mesures in situ et imagerie radar

National audienceOn présente l'analyse géostatistique de la teneur en eau de surface (0-6 cm de profondeur) collectée les 12 et 13 Mars 2009, sur une quinzaine de parcelles de sol nu d'un petit bassin péri-urbain proche de Lyon. Les mesures in situ, ont été collectées à deux échelles : une échelle locale sur des croix de longueur 20m et un pas d'espace de 1m et une échelle parcellaire sur 3 transects avec un pas de 20m environ. Les résultats montrent une corrélation de quelques m à échelle fine et de 20 à 50m à l'échelle de la parcelle. Après correction du bruit, calibration radiométrique et correction des effets géométriques et de pente, la comparaison des moyennes par parcelles issues de l'image radar TerraSAR-X et des mesures in situ est satisfaisante (R2=0.43) mais l'analyse intra-parcellaire reste à affiner. / This paper presents the geostatistical analysis of surface soil water content (0-6 cm depth), collected on March 12-13 2009, in about 15 bare soil fields located in a small suburban catchment close to Lyon. In situ data were sampled at two scales : a local scale on 20m-long crosses with a space step of about 1m; a field scale, with 3 transects and a space scale of about 20m. The results show a correlation of a few meters at the local scale and of about 20-50m at the field scale. After correction of the noise, radiometric calibration, geometric and slope effect correction, the comparison of the field averages derived from the TerraSAR-X image and of in situ data is satisfactory (R2=0.43), but the intra-field variability should be studied in more details

BADORA : banque de données radar : présentation

BADORA : banque de données radar : présentationLe programme EPSAT-NIGER a pour but thode consiste schematiquement a dtalonner des mesures par tdlddetection satellitaire avec des mesures in situ obtenues par un rdseau sol. Dans un premier temps, on validera des algo-rithmes d'estimation des pluies partir des don-n6es recueillies par le radar mdttCorologique de Dans un deuxi2me temps, les n5sultats seront l'Estimation des Pluies par SATellite. La me-1'ACroport de Niamey. ORSTOM Données satellitaires

Détermination des précipitations extrêmes et des crues extrêmes en Suisse à l'aide de la méthode PMP-PMF

Les barrages alpins en Suisse doivent être dimensionnés pour résister à des crues extrêmes avec un temps de retour d’au moins 10'000 ans. La méthode PMP-PMF a été appliquée pour estimer des pluies et des crues extrêmes avec un temps de retour aussi élevé. Les PMP ont été calculées avec un modèle atmosphérique et un modèle de pluie pour plusieurs durées avec une résolution horizontale de 2 km. Ces modèles permettent de reproduire de manière satisfaisante ces PMP pour l’ensemble du pays lorsqu’on les compare avec les précipitations extrêmes estimées pour un temps de retour de 500 ans à partir de méthodes statistiques. Les PMP calculées par les modèles sont toutefois trop élevées sur plusieurs sommets alpins et trop basses au Sud des Alpes. Malgré ces approximations, elles peuvent être utilisées pour calculer avec un modèle hydrologique approprié des crues de sécurité avec un temps de retour d’au moins 10'000 ans pour les bassins versants en Suisse ayant une surface inférieure à 230 km2

Suivi de la Variabilité Spatio-temporelle des Propriétés Physico-chimiques des Eaux d’Irrigation et Terrains Agricoles des Niayes du Gandiolais

Accueillant la limite nord de la zone humide des Niayes, les eaux d’irrigation et les formations morpho-pédologiques du Gandiolais sont surjettent en un processus de dégradation marquée par une dynamique de salinisation accrue. Cette dernière est en partie engendrée les modifications anthropiques de l’estuaire du fleuve à travers la mise place du barrage anti-sel de Diama en 1986 et l’ouverture de la brèche sur la Langue de Barbarie 2003. L’objectif de cette contribution cherche à analyse les processus de dégradation de la qualité des eaux d’irrigation et des espaces maraichers du Gandiolais sur le plan spatio-temporel.  Sur ce, la démarche méthodologique adoptée consiste d’abord à faire des mesures in situ à l’aide du pH-mètre et d’un conductimètre en saison sèche comme en hivernage. Ensuite, des échantillons de sols sont prélevés sur les trois formations dunaires existantes et leurs dépressions à savoir dunes blanches littorales, dunes jaunes semi-fixées et dunes rouges continentales afin de déterminer les variations spatiales et saisonnières de la Ce, du Ph et des bases échangeables. De ce fait les eaux souterraines et les formations avec une qualité aléatoire sur un même secteur, développent une salinité et un caractère acido-basique plus élevés du littoral vers le continent. En effet, la conductivité électrique se distribue de 3999 à 256 µS.cm-1 avec aussi un pH dégradant de 9,19 à 5,86 des dunes blanches littorales aux dunes rouges continentales aussi bien en fin saison qu’après l’hivernage avec une légère augmentation après hivernage pour les eaux. En ce qui concerne les formations morpho-pédologiques, elles sont globalement non salines sur toute l’étendue du Gandiolais. La nature du pH montre qu’elles adoptent un caractère alcalin à légèrement acide du littoral vers le continent et de la surface vers la profondeur. Leur capacité d’échange cationique reste généralement faible.   Hosting the northern limit of the Niayes wetland, the irrigation waters and morpho-pedological formations of the Gandiolais are overflowing in a degradation process marked by an increased salinization dynamic. The latter is partly caused by anthropogenic modifications of the river estuary through the installation of the anti-salt dam of Diama in 1986 and the opening of the breach on the Langue de Barbarie 2003. The objective of this contribution is to analyze the processes of degradation of the quality of irrigation water and market gardening areas of Gandi in space and time.  The methodological approach adopted consists firstly of making in situ measurements using a pH meter and a conductivity meter in the dry season as well as in winter. Then, soil samples are taken from the three existing dune formations and their depressions, namely coastal white dunes, semi-fixed yellow dunes and continental red dunes in order to determine the spatial and seasonal variations of Ce, Ph and exchangeable bases. As a result, groundwater and formations with random quality in the same area develop a higher salinity and acid-base character from the coast to the mainland. Indeed, the electrical conductivity is distributed from 3999 to 256 µS.cm-1 with also a degrading pH from 9.19 to 5.86 from the coastal white dunes to the continental red dunes both at the end of the season and after wintering with a slight increase after wintering for the waters. With respect to morpho-pedological formations, they are generally non-saline throughout the Gandiolais. The nature of the pH shows that they adopt an alkaline to slightly acidic character from the coast to the mainland and from the surface to the depth. Their cation exchange capacity is generally low

Suivi de la Variabilité Spatio-temporelle des Propriétés Physico-chimiques des Eaux d’Irrigation et Terrains Agricoles des Niayes du Gandiolais

Accueillant la limite nord de la zone humide des Niayes, les eaux d’irrigation et les formations morpho-pédologiques du Gandiolais sont surjettent en un processus de dégradation marquée par une dynamique de salinisation accrue. Cette dernière est en partie engendrée les modifications anthropiques de l’estuaire du fleuve à travers la mise place du barrage anti-sel de Diama en 1986 et l’ouverture de la brèche sur la Langue de Barbarie 2003. L’objectif de cette contribution cherche à analyse les processus de dégradation de la qualité des eaux d’irrigation et des espaces maraichers du Gandiolais sur le plan spatio-temporel.  Sur ce, la démarche méthodologique adoptée consiste d’abord à faire des mesures in situ à l’aide du pH-mètre et d’un conductimètre en saison sèche comme en hivernage. Ensuite, des échantillons de sols sont prélevés sur les trois formations dunaires existantes et leurs dépressions à savoir dunes blanches littorales, dunes jaunes semi-fixées et dunes rouges continentales afin de déterminer les variations spatiales et saisonnières de la Ce, du Ph et des bases échangeables. De ce fait les eaux souterraines et les formations avec une qualité aléatoire sur un même secteur, développent une salinité et un caractère acido-basique plus élevés du littoral vers le continent. En effet, la conductivité électrique se distribue de 3999 à 256 µS.cm-1 avec aussi un pH dégradant de 9,19 à 5,86 des dunes blanches littorales aux dunes rouges continentales aussi bien en fin saison qu’après l’hivernage avec une légère augmentation après hivernage pour les eaux. En ce qui concerne les formations morpho-pédologiques, elles sont globalement non salines sur toute l’étendue du Gandiolais. La nature du pH montre qu’elles adoptent un caractère alcalin à légèrement acide du littoral vers le continent et de la surface vers la profondeur. Leur capacité d’échange cationique reste généralement faible.   Hosting the northern limit of the Niayes wetland, the irrigation waters and morpho-pedological formations of the Gandiolais are overflowing in a degradation process marked by an increased salinization dynamic. The latter is partly caused by anthropogenic modifications of the river estuary through the installation of the anti-salt dam of Diama in 1986 and the opening of the breach on the Langue de Barbarie 2003. The objective of this contribution is to analyze the processes of degradation of the quality of irrigation water and market gardening areas of Gandi in space and time.  The methodological approach adopted consists firstly of making in situ measurements using a pH meter and a conductivity meter in the dry season as well as in winter. Then, soil samples are taken from the three existing dune formations and their depressions, namely coastal white dunes, semi-fixed yellow dunes and continental red dunes in order to determine the spatial and seasonal variations of Ce, Ph and exchangeable bases. As a result, groundwater and formations with random quality in the same area develop a higher salinity and acid-base character from the coast to the mainland. Indeed, the electrical conductivity is distributed from 3999 to 256 µS.cm-1 with also a degrading pH from 9.19 to 5.86 from the coastal white dunes to the continental red dunes both at the end of the season and after wintering with a slight increase after wintering for the waters. With respect to morpho-pedological formations, they are generally non-saline throughout the Gandiolais. The nature of the pH shows that they adopt an alkaline to slightly acidic character from the coast to the mainland and from the surface to the depth. Their cation exchange capacity is generally low

Amélioration des estimations hydrométriques dérivées des données altimétriques satellitaires acquises sur des étendues d’eau continentales soumises à l’englacement

Les eaux douces continentales constituent l’une des composantes principales du cycle de l’eau. Elles assurent sa continuité à travers des échanges de flux d’eau et d’énergie avec ses différentes composantes. De nombreux plans d’eau douce (lacs, rivières, réservoirs, etc.) se retrouvent dans les régions situées dans les hautes latitudes nord, où la cryosphère est dominante. L’une des particularités de ces plans d’eau est la congélation partielle ou complète pendant les saisons froides. De plus, ils ont une grande sensibilité aux changements climatiques. En effet, les variations spatio-temporelles du climat aux échelles régionales et locales affectent grandement l’hydrologie de ces plans d’eau en termes de niveau d’eau et de débit. D’où l’intérêt de disposer d’outils simples et efficaces pour surveiller et gérer ces ressources. L’inaccessibilité aux plans d’eau isolés et l’effet de la glace sur la qualité des mesures des niveaux d’eau à l’échelle des stations limnimétriques rendent la surveillance de la variation des niveaux d’eau difficiles. Compte tenu de sa couverture spatio-temporelle, de sa période de répétitivité, et des bandes de fréquence utilisées, l’altimétrie radar par satellite pourrait être une meilleure alternative pour surmonter les limites liées aux mesures in situ. Cependant, la présence de cibles hétérogènes, comme les couverts de glace, présente un défi majeur pour exploiter les données des niveaux d’eau dérivées de la technologie par satellite altimétrique au-dessus des plans d’eau couverts de glace. Cette étude a pour ultime objectif d’améliorer les estimations des niveaux d’eau dérivées de l’altimétrie radar par satellite sur des étendues d’eau continentales couvertes de glace. L’étude s’applique à étudier le potentiel de deux satellites altimétriques, Jason-2 et SARAL/Altika, possédant des caractéristiques technologiques différentes, à suivre les variations des niveaux d’eau des étendues d’eau soumises à l’englacement sur le territoire canadien. Le premier objectif spécifique de cette étude concerne l’analyse de la capacité des algorithmes de retraitements utilisés par les missions Jason-2 et SARAL/Altika à estimer les niveaux d’eau sur vingt étendues d’eau couvertes de glace au Canada. Cette analyse est effectuée sur les produits dérivés des algorithmes de retraitement et sur les mesures in situ pendant deux périodes : la période de recouvrement des satellites Jason-2 et SARAL/Altika, comprise entre 2008 et 2016, et les périodes des variations saisonnières de l’état de surface. Les résultats montrent que pour Jason-2, c’est l’algorithme de seuillage ICE-1 qui fournit les meilleures estimations de niveau d’eau, avec des erreurs RMSE non biaisées (unRMSE) ≤ 0,3 m et des r ≥ 0,8 pour 90 % des étendues d’eau. Pour ce qui est de SARAL/Altika, la majorité des algorithmes de retraitement utilisés donnent des résultats très comparables aux observations in situ, démontrant les bonnes performances de la technologie SARAL. Cependant, les algorithmes de retraitement utilisés par les deux satellites Jason-2 et SARAL/Altika fournissent des précisions faibles pendant les périodes marquées par le mélange eau-glace, c’est-à-dire les périodes de gel et de dégel. Le deuxième objectif spécifique est d’améliorer les estimations des niveaux d’eau issues du satellite Jason-2 pendant les périodes de gel et de dégel. Une approche de détection automatique est proposée afin de discriminer les points de mesure de l’eau libre, de la glace pure et de la glace partielle sur quatre plans d’eau couverts de glace : le Grand Lac des Esclaves, le lac Athabasca, le lac Winnipeg, et le lac des Bois. Cette approche se base sur l’intégration des données actives et passives du satellite Jason-2 dans un processus de clustering afin de définir les clusters correspondant à chaque état de surface. L’application du seuil de détection du cluster de l’eau libre a permis d'améliorer la qualité des mesures de niveau d'eau pendant les périodes de gel et de dégel. Les résultats montrent que le coefficient de corrélation r est amélioré d’environ 0,8 à plus de 0,9 avec des biais inférieurs à 20 cm. Le troisième objectif spécifique évalue le potentiel de l’approche de détection automatique des points de mesures développé dans l’objectif 2, avec les données du satellite SARAL/Altika. Dans cette partie, les données actives et passives dérivées du satellite SARAL/Altika ont été exploitées pour concevoir les seuils de discrimination de chaque état de surface (eau libre, glace pure, glace partielle de gel et dégel) sur les mêmes quatre plans d’eau étudiés. L’application du seuil de l’eau libre offre une amélioration de la qualité des mesures de niveau de l’eau avec une amélioration des corrélations r d’environ 0,8 à plus de 0,92 avec des biais inférieurs à 10 cm. Le quatrième objectif spécifique met en place une approche de classification des formes d’onde selon la nature et l’état de surface pendant les périodes de gel et de dégel pour les satellites altimétriques Jason-2 et SARAL/Altika. Le site d’étude considéré pour le développement de cette approche est le Grand Lac des Esclaves. Un processus de classification non supervisée basé sur les paramètres des formes d’onde et les résultats des interprétations des données altimétriques et radiométriques sur l’état de surface a été utilisé avant de développer l’approche de classification supervisée des formes d’onde pour Jason-2 et SARAL/Altika, nommée le modèle entrainé de classification - Classification Trained Model (CTM). Les modèles supervisés du K-plus proche voisin (KNN, K-Nearest Neighbour) et de machine à vecteurs de support (SVM, Support Vector Machine) ont été évalués pour cette conception. Le modèle basé sur l’approche SVM a produit les meilleurs résultats, présentant une précision globale (Overall Accuracy) de l’ordre de 92 % avec Jason-2 et de 98 % avec SARAL/Altika. Ce modèle développé est utilisé pour classifier l’ensemble des formes d’onde en fonction de l’état de surface du plan d’eau étudié. Les résultats ont été superposés à des produits Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) pour une évaluation qualitative et semi-quantitative.Abstract : The continental freshwater is one of the main components of the water cycle. These resouces ensure its continuity through the exchange of water and energy fluxes with the different components of the water cycle. Most of the continental water bodies (lakes, rivers, reservoirs, etc.) are in the northern high latitudes, dominated by the cryosphere. These water bodies froze completely or partly during cold seasons. In addition, they have a high sensitivity to climate change. Climate variations at the local and global scales may affect the hydrological regime (water level and flow) of these water bodies. Hence the interest in having a simple and efficient tools to monitor changes of these resources. The gauging stations could not provide good measurements of water level due to the limited accessibility of isolated water bodies, and the potential contamination of measured data by ice. Satellite radar altimetry appears as a good alternative to overcome these limitations given its spatiotemporal coverage, its ground track repetitivity period, and the frequency bands used. However, the presence of heterogeneous targets within the altimeter footprint, such as ice cover, remains a major challenge to estimate water levels over ice-covered water bodies. The aim of this study is to improve the estimations of water levels obtained from spatial radar altimetry over ice-covered water bodies. This study investigates the potential of the two satellites altimetry Jason-2 and SARAL/Altika with different characteristics to monitor water-level changes over ice-covered water bodies in the Canadian territory. The first objective of this study is to analyze the potential of Jason-2 and SARAL/Altika retracking algorithms to retrieve water levels from altimeter measurements acquired over 20 ice-covered water bodies across Canada. In this analysis, products derived from retracking algorithms were compared with in situ measurements during two periods: (1) the time series considered for each satellite (2008–2016 for Jason-2, and 2013–2016 for SARAL/Altika); and (2) the freeze-thaw periods included in each time series. The results showed that retracking ICE-1 (used with Jason-2 data) provided better water level accuracy for 90% of the studied water bodies (r ≥ 0.8, unbiased RMSE ≤ 0.3 m). All the retracking algorithms used by SARAL/Altika provided results that are comparable to in situ observations, thus denoting the good performance of the SARAL technology. However, all retracking algorithms used by Jason-2 and SARAL/Altika provide low accuracy during freeze-up and thaw periods. The second objective attempts to improve the measurements of water levels obtained by Jason-2 data during freeze and thaw periods. Here, an automatic approach is proposed to identify the Jason-2 altimetry measurements corresponding to open water, ice, and transition (water ice) over four Canadian lakes: Great Slave Lake, Lake Athabasca, Lake Winnipeg, and Lake of the Woods. This approach is based on the integration of backscatter coefficients and peakiness at Ku-band and brightness temperature observations obtained from Jason-2 data in a clustering process to define the clusters and threshold of each surface state. The use of open water threshold improves the quality of water-level estimation over the four lakes during freeze-up and thaw periods. The results show that the coefficient of correlation (r) increased in average from about 0.8 without the use of the thresholds to more than 0.90, with unbiased RMSE errors less than 20 cm. The third objective evaluates the efficiency of the automatic approach proposed in the second objective, with SARAL/Altika data. In this section, active and passive observations derived from SARAL/Altika data were used to design the thresholds of each state surface (open water, pure ice, ice freeze-up, and ice break-up) over the same four studied water bodies. The application of open water threshold improved the quality of water levels measurements from r ~ 0.8 to r more than 0.92 with unbiased RMSE less than 10 cm. The fourth objective proposes a new approach for classifying waveforms data derived from Jason-2 and SARAL/Altika satellite missions during freeze-up and thaw periods based on the surface state over ice-covered water bodies. The considered study area for the development of this approach is Great Slave Lake. An unsupervised classification process based on waveform parameters and the results of interpretations of active and passive data was used before developing the supervised classification approach for Jason-2 and SARAL/Altika, named Classification Trained Model (CTM). K-nearest neighbor (KNN) and support vector machine (SVM) models were evaluated for this concept. The SVM-based model provided the best results (accuracy of 92% with Jason-2, and 98% with SARAL/Altika). It was used to classify all waveforms of the studied water body. Results were superimposed to MODIS products for qualitative visual and semi-quantitative assessments

Calculs 3d prédictifs pour la conception d'alvéoles de stockage de déchets radioactifs HAVL

National audienceFor the "HA cells" experimentation in the URL of Bure (Andra), coupled mechanical modelings (creep or hydraulic behavior) were carried out to predict the expected behavior of argillites during excavation of a disposal cell (stresses, displacements, EDZ). These predictions are then compared to in situ measurements (displacement and pore pressure).Dans le cadre de l'expérimentation "alvéoles HA" au laboratoire souterrain de recherche de Bure (Andra), des modélisations mécaniques couplées (comportement différé ou hydraulique) ont été réalisées pour prédire le comportement attendu des argilites à l'excavation d'une alvéole (contraintes, déplacements, EDZ). Elles sont ensuite comparées avec les mesures in situ (déplacements et pression interstitielle)

Influence Physico-Chimique des Eaux d’Irrigation sur les Terrains Maraîchers des Niayes : Cas du Gandiolais

Situé au sud de Saint-Louis, le Gandiolais accueille la limite nord de la zone humide des Niayes. Actuellement, les eaux d’irrigation et les formations morpho-pédologiques du Gandiolais sont soumises en un processus de dégradation accrue de leurs propriétés physico-chimiques. Le phénomène a été en partie accéléré par les actions anthropiques à travers l’ouverture de la brèche sur la Langue de Barbarie 2003. L’objectif de cette contribution est d’analyser les processus de dégradation de la qualité des eaux d’irrigation et des terres réservées  au maraîchage dans le Gandiolais. La démarche méthodologique adoptée consiste d’abord, à prélever des échantillons de sols sur les dunes et les dépressions sur les trois générations de dunes existantes (dunes blanches littorales, dunes jaunes semi-fixées et dunes rouges continentales, les Niayes et les Ndioukis) afin de déterminer les variations spatiales et saisonnières (saison sèche et hivernage) de la Ce, du pH et des bases échangeables ; ensuite, à faire des mesures in situ  des eaux de puits et de forages sur les mêmes générations de dunes à l’aide du pH-mètre et d’un conductimètre. Les mesures directes des eaux d’irrigation permettent d’apprécier la variation saisonnière du niveau acido-basique et de salinité en saison sèche comme en hivernage. L’analyse des résultats montrent que les eaux souterraines et les sols développent une salinité à caractère acido-basique plus élevés du littoral vers le continent.  La conductivité électrique se distribue de 3999 à 256 µS.cm-1 avec aussi un pH dégradant de 9,19 à 5,86 des dunes blanches littorales vers les  dunes continentales La nature du pH des unités morphopédologiques montre qu’elles adoptent un caractère alcalin à légèrement acide du littoral vers le continent et de la surface vers la profondeur. Leur capacité d’échange cationique reste généralement faible.   Located to the south of Saint-Louis, Gandiolais forms the northern boundary of the Niayes wetlands. Currently, the irrigation water and morpho-pedological formations of the Gandiolais are undergoing a process of increased degradation of their physico-chemical properties. The phenomenon has been partly accelerated by anthropic actions through the opening of the Langue de Barbarie breach in 2003. The aim of this contribution is to analyze the degradation processes affecting the quality of irrigation water and land used for market gardening in the Gandiolais region. The methodological approach adopted consists firstly in taking soil samples from dunes and depressions on the three existing generations of dunes (coastal white dunes, semi-fixed yellow dunes and continental red dunes, the Niayes and the Ndioukis) in order to determine spatial and seasonal variations (dry season and wintering) in Ce, pH and exchangeable bases; secondly, to carry out in situ measurements of well and borehole water on the same generations of dunes, using a pH meter and a conductivity meter. Direct measurements of irrigation water allow us to assess seasonal variations in acid-base and salinity levels in both dry and wet seasons. The results show that groundwater and soils develop a higher acid-base salinity from the coast to the mainland.  Electrical conductivity ranges from 3999 to 256 µS.cm-1, with a pH gradient from 9.19 to 5.86 from coastal to continental white dunes. The pH of morphopedological units shows that they adopt an alkaline to slightly acidic character from coastal to continental and from surface to depth. Their cation exchange capacity remains generally low