Apport du satellite SWOT pour l'étude du bilan hydrique des lacs et réservoirs au Québec

Le projet de recherche proposé vise à améliorer notre connaissance du bilan hydrique des lacs et réservoirs à l’aide de données satellitaires et d’évaluer la plus-value de ces informations pour la modélisation hydrologique. L’estimation du volume d’eau des lacs et réservoirs se fait actuellement à l’aide de mesures in situ des niveaux d’eau pour seulement quelques milliers de lacs au Canada (le Canada contient près d’un million de lacs de plus de 10 ha). De plus, ces observations ne sont pas spatialisées et ne permettent pas de tenir compte de tous les facteurs affectant la variabilité spatiale des niveaux d’eau (vent, ouverture/fermeture des vannes pour les réservoirs régulés). Une meilleure connaissance du volume d’eau contenue dans les lacs et réservoirs à l’aide de cartes de niveau d’eau provenant de la télédétection permettra non seulement d’améliorer la gestion de la ressource en eau, mais également de mieux comprendre les différents processus atmosphériques et hydrologiques. L’information sur la variation de volume des lacs doit aussi être valorisée dans la modélisation hydrologique. Les données satellitaires de nouveaux capteurs qui seront bientôt en orbite peuvent contribuer à améliorer nos connaissances par l’ajout d’observations.

La mission Surface Water and Ocean Topography (SWOT) dirigée par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) et le centre national d’études spatiales (CNES), en collaboration avec les agences spatiales canadienne (ASC) et britannique (UKSA) inclura un nouveau concept de capteur altimétrique représentant une rupture par rapport aux capteurs existants. Le but de la mission est de contribuer aux connaissances du système terrestre en fournissant des mesures de niveaux d’eau à haute résolution pour les eaux océaniques et intérieures. Le satellite dont le lancement est prévu en 2022 fournira un inventaire mondial ainsi que des mesures de niveaux d’eau pour les lacs, les réservoirs et les zones humides, dont la superficie dépasse 250 m x 250 m (et possiblement 100 m x 100 m) ainsi que pour les rivières dont la largeur dépasse 100 m (et possiblement de 50 m).

L’approche proposée consiste à simuler les produits SWOT à partir d’un simulateur développé par le CNES pour différents lacs en Estrie ayant des formes, tailles, orientation différentes. Des mesures de niveaux d’eau permettront également de contribuer à l’effort de calibration du satellite après le lancement. Cette approche permettra de répondre à la question de recherche : Quelles sont les erreurs attendues et observées sur les produits lacs de SWOT ?  Une seconde question de recherche est : Quelle est la plus-value des produits lacs de SWOT pour la modélisation hydrologique. L’approche proposée consiste d’une part à intégrer les produits SWOT dans le processus de calage d’un modèle hydrologique et d’autre part à assimiler ces observations dans le modèle hydrologique.

En plus de contribuer à l’avancement des connaissances sur le bilan hydrique des lacs et réservoirs, ce projet consolidera la collaboration entre l’Université de Sherbrooke, le CNES et le Laboratoire d’études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS) de Toulouse, France.