Estimation de l’utilisation de l’eau par l’agriculture au Maghreb à l’échèlle de la parcelle et de l’agrosystème à l’aide des données de télédétection dans l’infrarouge thermique

Abstract

Une estimation optimale des composantes du bilan hydrique à l’échelle locale et régionale est essentielle pour de nombreuses applications telles que la gestion intégrée des ressources en eau, les prévisions météorologiques, la modélisation hydrogéologique et la planification de l’irrigation. L’évapotranspiration est une composante très importante du cycle hydrologique à la surface du sol, en particulier dans les terres arides et semi-arides. C’est le lien entre l’eau et le bilan énergétique. De nombreux modèles de télédétection ont permis de cartographier le bilan énergétique de surface sur de grandes surfaces, y compris le flux de chaleur latent, l’équivalent énergétique de l’évapotranspiration. Ce travail vise à comparer l’estimation spatiale des flux d’énergie de surface sur la zone agricole de Habra dans l’ouest de l’Algérie générée par quatre modèles différents : METRIC « Mapping EvapoTranspiration at High Resolution using Internalized Calibration », TIM « Trapezoid Interpolation Model », TSEB « Two Source Energy Balance » et SPARSE « Soil Plant Atmosphere and Remote Sensing Evapotranspiration », ces modèles ont été appliqués à l’aide d’images Landsat-8 pour quatre dates en 2014-2015 et de données météorologiques (pression de vapeur, vitesse du vent, rayonnement solaire et température de l’air). Les cartes des flux d’énergie de surface (en particulier les flux de chaleur latents) ont ensuite été générées. Les valeurs de flux de chaleur latente estimées par les différents modèles ont ensuite été comparées à celles mesurées en appliquant la méthode du rapport Bowen pour les différentes dates. Nous avons observé que pendant les périodes chaudes avec stress hydrique élevé (DOY 244 et 292), où la différence de température de surface entre les zones extrêmement sèches et humides est importante, le modèle METRIC s’avère être le plus robuste avec une erreur RMSE inférieure à 40 W/m2. Les résultats de TIM sont proches de METRIC, car les deux sont très sensibles à la différence de température de surface. Cependant, le modèle SPARSE avec sa version de réseaux de résistance en série reste fiable avec un RMSE de 55 W/m2 contrairement au modèle TSEB qui présente un écart important par rapport aux autres modèles en utilisant une valeur de 1,3 pour le paramètre Priestley-Taylor (α) et des valeurs très proches du modèle METRIC pour un paramètre Priestley-Taylor (α) = 1,8. En revanche, pendant les jours où la différence de température est faible (faible contraste avec l’eau), les modèles à deux couches SPARSE et TSEB sont nettement supérieurs, avec un net avantage de la version série du modèle SPARSE, où les différences de température sont moins importantes. Ainsi, avec un RMSE de 35 W/m2 pour la version parallèle de SPARSE , il est plus robuste que les modèles monocouche utilisant l’hypothèse de sites extrêmement secs et extrêmement humides donc il se distingue des trois autres modèles par sa capacité à traiter les pixels de l’image en sous-pixel indépendamment des autres contrairement aux modèles mono-couche qui estime les deux limites sec et humide et interpole entre les deux pour le reste des pixels.