Utilisation des données du MRCC15 pour la détermination de la distribution spatiale optimale du réseau d’observations météorologiques en modélisation hydrologique distribuée et globale

摘要

L’objectif de cette étude est de déterminer s’il existe un nombre optimal de stations météorologiques dans un réseau d’observations utilisé à des fins de modélisation hydrologique. Puisqu’il n’existe pas assez de données réelles dans les emplacements faiblement peuplés, tels que les milieux nordiques, pour parvenir à réaliser une telle étude, un monde virtuel a été utilisé. Les données du Modèle Régional de Climat Canadien à 15 km de résolution (MRCC15) ont servi à créer une base de données complète sur le bassin de la rivière Toulnustouc. Trois modèles hydrologiques ont été utilisés, dont deux modèles globaux (HSAMI et HMETS) et un modèle distribué (Hydrotel). Les stations météorologiques servant d’intrants aux modèles hydrologiques ont été choisies de manière à optimiser la performance hydrologique des modèles tout en minimisant le nombre desdites stations. Un algorithme génétique d’optimisation multi-objective a été mis en place pour déterminer les stations à utiliser et, par conséquent, leur emplacement optimal. ududIl a été démontré que le nombre de stations à utiliser pour le bassin versant virtuel de la rivière Toulnustouc devrait être d’au moins deux (2) mais ne pas dépasser cinq (5), et ce, peu importe le modèle hydrologique utilisé. L’ajout de stations supplémentaires ne procure aucune augmentation de la performance des modèles hydrologiques. L’algorithme d’optimisation démontre que les bonnes combinaisons de deux ou trois stations sont plus performantes en calage que si une haute densité de stations avait été utilisée. De plus, il a été démontré qu’un nombre élevé de stations placées au hasard se traduit par une variance plus faible dans la performance des modèles hydrologiques. Deux conclusions peuvent être directement tirées de cette étude : udud1) Si un bassin doit être muni d’un réseau d’observation météorologique et que les stations sont placées de manière stratégique, il est possible d’obtenir des bases de données d’aussi bonne qualité pour la modélisation hydrologique en mode calage avec un faible nombre de stations que si un réseau de haute densité avait été utilisé udud2) Si les stations sont placées aléatoirement sur le bassin versant, et s’il est financièrement acceptable de le faire, il est avantageux d’en installer le plus grand nombre possible pour réduire la variance des modélisations.