En mathématiques, il arrive parfois que l’on donne la bonne réponse à un problème pour la mauvaise raison…en suivant un raisonnement qui est faux. Les hydrologues n’échappent pas à cet écueil…leurs modèles mathématiques sont souvent performants au regard de critères généraux : ils parviennent à simuler convenablement l’écoulement à l’exutoire d’un bassin…mais pour les mauvaises raisons, en compensant leurs erreurs sur des hypothèses de fonctionnement invalides. L’origine de ce manque de réalisme physique provient simplement du fait qu’il est impossible d’observer le cheminement de milliards de gouttelettes de pluie et/ou de flocons de neige dans un bassin. Il faut donc sélectionner des processus, émettre des hypothèses de fonctionnement, construire des lois de comportement à l’échelle du bassin versant, bref faire des choix de modélisation. Or ces choix sont rarement discutés, critiqués, intercomparés.
Dans les coulisses de la performance des modèles hydrologiques…
Dans cet article scientifique, fruit d’une collaboration internationale entre huit équipes d’hydrologues, douze modèles hydrologiques (dont la version horaire de PRESAGES 1,2) ont été testés selon un protocole identique sur trois sous-bassins de la Meuse. L’objectif était de questionner la plausibilité des processus et des flux simulés par les modèles hydrologiques et de juger des hypothèses de cheminement de l’eau dans les modèles. Les états internes (e.g. l’état d’humidité), les flux internes (e.g. les précipitations efficaces) et externes (e.g. l’évaporation) ont été confrontés au jugement d’expert (soft data) et à des produits satellitaires d’évaporation, de surfaces enneigées, d’humidité du sol et de masse d’eau totale (gravimétrie) (hard data). Les auteurs analysent la cohérence des états et flux internes/externes entre les modèles, en suggérant que des débits simulés identiques qui résultent de descriptions différentes du fonctionnement hydrologique d’un bassin ne peuvent pas être simultanément plausibles. Le bassin versant réel donne en effet une réponse unique (chronique de débits) à une série de précipitations (les milliards de gouttes de pluie et/ou de flocons de neige) indépendamment de la façon dont un modélisateur le perçoit. Pour que la modélisation hydrologique produise des données utiles à la décision, il est donc impératif que les hydrologues développent des stratégies de validation multi-critère de leurs modèles, que l’acquisition de données expérimentales soit renforcée et qu’une approche multi-modèle soit privilégiée.
Lire l’article : Behind the scenes of streamflow model performance
1) Lang, C., Freyermuth, A., Gille, E., and François, D.: Le dispositif PRESAGES (PREvisions et Simulations pour l’Annonce et la Gestion des Etiages Sévères) : des outils pour évaluer et prévoir les étiages, Géocarrefour, 81, 15–24,https://doi.org/10.4000/geocarrefour.1715, 2006.
2)Grelier B., Drogue G. (2015). What can we learn from the application of an hourly lumped rainfall-runoff model? The example of the Ourthe catchment. 2nd symposium on the hydrological modelling of the Meuse basin, Liège, 2nd April 2015.