Sommaire des travaux réalisés

Dans le cadre du projet de recherche, la plus-value de l’assimilation de données multivariées et univariées a été démontrée pour la prévision hydrologique à court et moyen terme. Pour ce faire, le Kalman d’ensemble a été utilisé pour assimiler des données du débit et d’équivalent en eau de la neige sur le bassin versant de la rivière Nechako, en Colombie-Britannique. Ces types de données ont été assimilés individuellement et collectivement dans un cadre synthétique idéal, dans un cadre synthétique avec un biais sur les précipitations solides et dans un cadre avec des données réelles.

Dans un premier temps, la sensibilité de la performance de l’assimilation de données a été analysée en fonction du contenu du vecteur d’état dans des conditions météorologiques sans biais. Trois types d’observations ont été assimilés, soit le débit, l’équivalent en eau de la neige et la superficie du couvert nival à l’échelle du bassin versant. Les résultats ont démontré que potentiellement seul l’ÉEN avait, en moyenne, subir un MSSS positif à travers l’assimilation de données d’ÉEN. Les variables ciblées pour l’assimilation du débit comprenaient plutôt les variables VOL (quantité d’eau dans le carreau partiel), HS (hauteur d’eau du réservoir SOL) et HN (hauteur d’eau du réservoir NAPPE). La variable HL (hauteur du réservoir LACS et MARÉCAGES) affichait également un MSSS positif en moyenne, mais cette variable a un impact très faible sur la modélisation des variables hydrologiques en raison de la faible proportion de lacs simulés à l’intérieur du bassin versant de la Nechako. Pour l’assimilation de la SCN à l’échelle du bassin versant, aucune variable n’était suffisamment liée aux observations pour produire un MSSS positif en moyenne.

Une approche simple et compatible avec l’utilisation de données réelles été utilisée pour cibler des scénarios prometteurs pour les prévisions hydrologiques. Cette approche a souligné les difficultés à calibrer les paramètres liés aux perturbations d’ensemble nécessaires à

Sommaire des travaux réalisés 169 l’utilisation du EnKF, particulièrement lorsque les résultats s’opposent selon les critères de performance.

Concernant les prévisions hydrologiques d’ensemble, il a été démontré que l’assimilation du débit pour la mise à jour des variables (VOL et HN et/ou HS) améliorait les prévisions à court terme. Cet impact était visible pour toutes les périodes de l’année. L’impact diminuait exponentiellement en fonction de l’horizon de prévision, pouvant potentiellement détériorer les résultats à moyen terme. Il a également été démontré que l’assimilation de toutes les observations d’ÉEN pour la mise à jour de l’ÉEN simulé valait mieux que l’assimilation des observations d’ÉEN à un seul endroit. L’impact sur les prévisions hydrologiques était considérable à court terme, ainsi qu’à moyen terme, mais limité principalement à la période de fonte. L’amélioration des critères de performance était visible jusqu’à la limite de 50 jours d’horizon de prévision. L’assimilation combinée des observations du débit et de l’ÉEN pour la mise à jour des variables pouvait fortement améliorer les prévisions à court terme et conserver un impact positif visible jusqu’à la limite de 50 jours d’horizon de prévision. Son impact était visible pour toutes les périodes de l’année et particulièrement au moment de la fonte printanière. Ces résultats étaient cohérents entre chacun des chapitres de résultats, soit dans un cadre synthétique idéal, dans un cadre synthétique avec un biais sur les précipitations solides et dans un cadre avec des données réelles.

L’ajout de certains paramètres dans le vecteur d’état a également été en mesure de fournir une amélioration aux prévisions hydrologiques. Les scénarios les plus prometteurs étaient ceux influencés seulement par l’assimilation du débit. L’effet de la mise à jour de ces paramètres était visible à court et moyen terme, et pour toutes les périodes de l’année. Toutefois, l’ajout de certains paramètres, particulièrement le paramètre d’évapotranspiration XAA, peut fournir un bon débit aux dépens d’une autre variable, comme la HN, ce qui peut également se traduire par une détérioration du débit, lorsque combiné avec l’assimilation de l’ÉEN. L’ajout du paramètre CVNB dans le vecteur d’état était toutefois performant, avec ou sans assimilation de l’ÉEN, autant pour les prévisions à court terme qu’à moyen terme, et autant pour l’étude synthétique avec un biais sur les précipitations que l’étude avec des données réelles. Il est à noter que les paramètres de CEQUEAU présentent des problèmes d’observabilité, de

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simplicité et de discernabilité puisque l’amplitude de la mise à jour des paramètres était parfois importante, ou bien l’ensemble ne semblait pas évoluer autour d’une valeur stable ou même autour de sa valeur véritable. Les mises à jour compensaient vraisemblablement pour d’autres sources d’erreur, telles que les autres paramètres ou la structure de CEQUEAU, les intrants météorologiques ou encore les observations assimilées.

Dépendamment de l’application visée, certains scénarios sont plus prometteurs que d’autres. Si les prévisions à très court terme (1 jour de prévision) sont privilégiées, l’assimilation du débit pour la mise à jour des variables peut être envisageable. Autrement, le scénario le plus prometteur est celui où l’ÉEN est assimilé en combinaison avec le débit pour mettre à jour l’ÉEN et le paramètre CVNB respectivement. Ce scénario se démarquait des autres la plupart du temps pour la plupart des critères considérés et de l’horizon de prévision considérés, autant pour le cadre synthétique avec un biais sur les précipitations que le cadre avec des données réelles, autant pour les prévisions météorologiques véritables, que celles basées sur les observations ou un ensemble.