Variabilité du cycle hydrologique des grands bassins fluviaux

Les eaux a surface libre sur les continents interagissent avec l’atmosphere, les eaux stockees dans le sol et les oceans. Leurs variabilites spatio-temporelles couvrent donc des echelles tres diverses et jouent un role complexe au sein du cycle de l’eau et de l’energie. Elles sont aussi une importante source d’eau douce pour les societes humaines. Cependant, aux echelles regionales/globale, de grandes incertitudes existent encore sur leurs dynamiques du fait de l’heterogeneite en temps et en espace des reseaux de mesures in situ. C’est pourquoi, pour completer ces reseaux, l’utilisation de la teledetection s’est fortement developpee depuis les dernieres decennies et est au cœur de mon projet de recherche. Celui-ci aborde les questions scientifiques suivantes : - Comment ameliorer l’observation de la partie continentale du cycle de l’eau ? - Quelles en sont les variabilites saisonnieres a decennales ? - Cette variabilite subit-elle des changements notables depuis les dernieres decennies ? - Quels mecanismes physiques essentiels sont a considerer pour modeliser les grands bassins versants et les interactions avec l’atmosphere et les oceans ? - Quelle est la part du forcage climatique et la part du forcage anthropique « direct » ? Dans ce manuscrit d'HDR, je presente mes activites de recherche menees depuis dix ans au LEGOS en lien avec ces questions, en me focalisant essentiellement sur trois grands bassins tropicaux : l’Amazone, le Gange/Brahmapoutre et le Mekong. Dans un premier temps, je decris les donnees de teledetection utilisees et les traitements developpes au cours de mes recherches, en collaboration avec de nombreux collegues. En particulier, je me suis beaucoup investi sur le traitement de mesures d'altimetres nadirs, pour augmenter le nombre d’observations sur les eaux a surface libre. Comme les donnees satellitaires actuelles ont certaines limitations, je me suis aussi investi sur de futures missions spatiales (notamment la mission « Surface Water and Ocean Topography », SWOT, qui devrait etre lancee fin 2021/debut 2022 et sur l’apport de constellations d’altimetres) pour observer encore plus finement les eaux continentales. Dans un deuxieme temps, je montre l’utilisation de ces donnees d’altimetrie pour ameliorer des estimations et des previsions du debit fluvial. En particulier, nous avons pu realiser des reanalyses journalieres du debit par assimilation dans un modele hydrologique (ISBA-CTRIP) sur l’ensemble du bassin Amazonien (travail de these de la premiere etudiante que j’ai eu a encadrer, Charlotte EMERY). D’autre part, il a aussi ete possible d’utiliser l’altimetrie pour aider la prevision des debits du Gange et du Brahmapoutre au Bangladesh. Enfin, j'ai participe a la combinaison d’observations de plusieurs missions spatiales pour estimer la variabilite des stocks d’eau de surface sur le bas Mekong (en particulier sur le lac Tonle Sap). Nous avons explore les liens entre les variations de ces stocks d'eau et le forcage climatique, ainsi qu'avec le debit du Mekong proche de son exutoire. En guise d’ouverture, je conclus ce manuscrit par mes principales perspectives de recherche pour les annees a venir.