L’objectif des recherches menées par Victor Pellet est d’étudier et de diagnostiquer le cycle de l’eau et ses échanges, en utilisant des données issues d’observations satellites. Il récupère ces données pour chacune des composantes du cycle et analyse leur coévolution. Cette technique présente plusieurs avantages, permettant de perfectionner les travaux menés autour de l’eau.

Actuellement, les scientifiques travaillent principalement en étudiant les variables de façon isolée, en utilisant des données dites in situ, c’est-à-dire récoltées sur le terrain. Cette méthode est efficace pour des zones d’analyse de taille réduite, mais lorsqu’elles sont plus étendues, les données satellites semblent plus adaptées, offrant la possibilité de travailler à une échelle globale.

Le satellite tourne tout autour de la Terre, de façon continue et répétée, et présente une bonne résolution à la fois spatiale et temporelle. Ce sont ces paramètres qui expliquent l’intérêt de son utilisation et participent à en faire un bon outil d’étude, approprié au phénomène global qu’est le cycle de l’eau. Cependant, les informations obtenues sont indirectes, le satellite mesurant une énergie et non une quantité de pluie par exemple. Une amélioration est donc nécessaire. Pour cela, un grand jeu de données issues de différents satellites est utilisé, en particulier pour les précipitations. À partir de celui-ci, des outils de statistique et de mathématique appliqué sont utilisés par la suite afin de vérifier la cohérence du cycle de l’eau.

Le travail de recherche de Victor Pellet consiste à analyser les dataset de toutes les composantes du cycle de l’eau pris ensemble, à la recherche d’un consensus entre eux, et de vérifier la fermeture, donc la cohérence, du cycle de l’eau. Pour cela, il introduit une contrainte, impliquant la conservation de l’eau à l’échelle d’un bassin versant. Celle-ci est vérifiée grâce à la combinaison de toutes les estimées que l’on possède (pluie, évapotranspiration, débit d’un cours d’eau, contenu en eau, etc.), le résultat devant être égal à 0. C’est ce lien qu’utilise Victor Pellet pour optimiser et améliorer les données satellites, en assumant certaines erreurs. L’avantage de cette technique est qu’elle permet d’utiliser uniquement les données satellites, ainsi que des liens et des contraintes relativement simples à manipuler. À l’inverse, les modèles nécessitent des équations complexes, qui représentent une charge de travail importante dans leur optimisation.

Par l’utilisation des données satellites, il serait donc possible de considérer le cycle de l’eau dans son entièreté, apportant une vision globale et incluant tous les processus et toutes les variables qui sont impliqués. Les résultats obtenus par cette méthode de contrainte, permettant de vérifier la cohérence du cycle de l’eau, pourraient être utilisés pour améliorer la fiabilité des modèles climatiques produits à l’IPSL.

Cependant, pour certaines composantes du cycle de l’eau, les chercheurs ne disposent pas encore des estimations issues d’observations satellites. C’est le cas notamment du débit d’un cours d’eau, estimé actuellement à partir de données in situ. Aujourd’hui les satellites altimétriques apportent un début d’information, mais nécessitent un calibrage, pour obtenir ensuite, une réelle mesure de volume d’eau. Grâce à la dernière mission SWOT, lancée en décembre 2022, les scientifiques espèrent et devraient récolter pour la première fois, ces informations manquantes, de façon fiable, en continu et à une échelle globale.

Sur cette image on peut voir le delta de l’Amazonie en arrière plan, avec les 4
satellites les plus importants (actuellement) pour le suivi satellite du
cycle de l’eau : SWOT (pour le débit des rivière, en haut à gauche),
GRACE (pour le contenu en eau dans le sol, en haut à droite), MODIS
(pour l’évaporation, en bas à gauche) et GPM pour la pluie (en bas à
droite).

Pour en savoir plus

Mission SWOT

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