Les observations in situ

Les sous-sections suivantes décrivent plus en détail les instruments de mesure in situ introduits au chapitre 1.

3.2.1 Les données météorologiques

Dans le cas du bassin versant de la Nechako, une station météorologique est un site à l’intérieur duquel sont prises des observations météorologiques de façon automatique. Sept

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stations météorologiques sont situées à l’intérieur du site à l’étude. Ces stations fournissent principalement des données sur la température (°C) maximale et minimale journalière et sur la précipitation totale (mm). Ces données couvrent une période qui s’étend de 1957 à 2015.

Des thermomètres à maximum et des thermomètres à minimum enregistrent les températures les plus élevées et les plus basses à l’intérieur d’une journée. Ces thermomètres sont situés dans un abri Stevenson qui les protège contre l’influence de la lumière directe ou réfléchie du soleil.

Des pluviomètres mesurent la précipitation totale, qui comprend toutes les formes de précipitation d’eau liquide et solide observées à un endroit donné au cours d’un intervalle de temps : la bruine (verglaçante ou non), la grêle, la pluie (verglaçante ou non), les cristaux et granules de glace et la neige sous toutes ses formes. Les pluviomètres sont de type auget basculeur et consistent en un entonnoir qui achemine l’eau vers une balançoire miniature avec un auget à chaque extrémité. Dès que l’auget en position remontée est plein d’eau, le poids de l’eau fait basculer l’appareil pour faire passer l’autre auget en position remontée. Le nombre de bascules au cours d’une période indique la quantité de précipitation tombée dans cet intervalle. Un système de chauffage fait fondre les précipitations solides afin de permettre la mesure de l’équivalent en eau de la précipitation tombée. Ces données sont moyennées à l’intérieur d’une journée.

Ces observations ne sont pas parfaites cependant. En effet, les pluviomètres en particulier sont connus depuis longtemps pour leur sous-captage des précipitations (Ferguson et Storr, 1969; Larson et Peck, 1974), principalement celles sous forme solide. Afin d’atténuer ce problème, un écran de type Alter (Alter, 1937) est installé autour des pluviomètres. Cet écran, composé de lamelles de métal, vise à perturber la circulation du vent et à le ralentir pour que les précipitations sous forme de neige puissent être captées au lieu d’être balayées au sommet du pluviomètre. Malgré les percées technologiques pour contrer ce sous-captage, particulièrement prononcé en présence de vents forts, le problème persiste (OMM, 1998; Sugiura et al., 2006). De plus, les observations de précipitations ne sont pas toujours représentatives de la précipitation environnante, même à l’échelle de quelques mètres (Yang et Simonenko, 2014).

Les observations in situ 49 Ces incertitudes doivent donc être prises en considération lors de la modélisation hydrologique.

3.2.2 Les données hydrométriques

Un limnimètre situé près du déversoir à Skins Lake (voir figure 1.1) permet d’enregistrer le niveau d’eau du réservoir de façon continue. La connaissance de la variation du niveau d’eau du réservoir permet ainsi de calculer un débit au déversoir en fonction d’une courbe de tarage. Ce débit est utilisé avec le débit soutiré qui est mesuré à la centrale de Kemano pour reconstituer, à partir d’un bilan massique effectué sur le réservoir, la somme des apports naturels et de l’évaporation. Ces données hydrométriques reconstituées sont moyennées sur une journée et couvrent une période qui s’étend de 1957 à 2015.

La principale source d’erreur de ces apports naturels reconstitués provient de l’incertitude associée au volume d’eau emmagasiné dans le réservoir (Croley, 1987; Haché et al., 1994; Roy, 2014). Bien que l’imprécision de la courbe de tarage et du limnimètre soit importante, l’effet du vent est la source d’erreur prédominante. En effet, le vent est une force agissant sur le réservoir et pouvant occasionner une accumulation d'eau plus importante d'un côté du réservoir que l’autre. Cette perturbation peut provoquer des oscillations, appelées seiches, du niveau du réservoir pouvant durer longtemps après que le vent ait cessé de souffler. Ce phénomène affecte la lecture du limnimètre, faisant en sorte qu’elle ne soit plus représentative du niveau d’eau du réservoir. Pour les grands réservoirs, la non-horizontalité du réservoir peut avoir des conséquences importantes sur les apports reconstitués. Dans le cas de la Nechako, une différence de 1 cm sur la hauteur du réservoir peut entrainer entre 250 et 300 m3/s de différence sur les apports reconstitués. Il arrive même parfois que ce type d’écart aboutisse à des apports reconstitués négatifs, ce qui est physiquement impossible. Il est suggéré de lisser ces données afin d’atténuer l’ampleur du problème.

3.2.3 Les données nivométriques

Rio Tinto possède trois stations nivométriques (voir figure 1.1). Ces stations sont des sites à l’intérieur desquels sont prises des données sur la neige au sol. L’instrument principal est un

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coussin à neige qui permet de mesurer le poids de la neige que l’on peut convertir en ÉEN. Ce coussin de 3 mètres de diamètre contenant une solution antigel est placé au sol. Au fur et à mesure que la neige s’accumule sur le coussin, le poids de la neige crée une pression qui force la solution antigel à monter à l’intérieur d’un tube vertical adjacent. La hauteur atteinte par la solution est proportionnelle à l’ÉEN, ce qui permet d’en faire une estimation non destructrice. L’information est transmise au satellite GOES, qui la retransmet aux utilisateurs concernés. Les données moyennées de l’ÉEN sont disponibles sur une base journalière à partir de 1992 jusqu’à 2015. Bien que peu nombreuses, ces stations fournissent une information sur l’ÉEN, une variable qui a un impact important sur le volume d’eau de crue.

Comme toutes les autres observations, les coussins à neige contiennent leur part d’erreur. Johnson et Schaefer (2002) mettent en évidence l’influence que les mécanismes thermiques, hydrologiques et de déformation de la neige ont sur l’exactitude des estimations d’ÉEN à partir des coussins à neige. Par exemple, une fonte partielle peut regeler dans le manteau neigeux et former une lentille de glace. Les points d’ancrage de cette lentille vont généralement supporter un poids supérieur à la colonne de neige directement au-dessus de ces points. Dépendamment de l’emplacement de ces points d’ancrage (sur le coussin à neige ou à côté), ce phénomène peut engendrer une surestimation ou une sous-estimation de l’ÉEN qui persiste jusqu’à la fonte totale de la neige. Il est possible d’estimer et corriger ce biais à l’aide d’une observation indépendante (Johnson et Marks, 2004), mais ces données ne sont pas présentement disponibles sur le bassin versant de la Nechako. De plus, il n’est pas simple d’interpoler les propriétés mesurées de la neige au sol puisqu’elles varient largement en fonction de la distance, particulièrement en région montagneuse (López-Moreno et al., 2013).