LIAISE

Objectifs et questions scientifiques

L’objectif global de cette nouvelle activité, le projet Land surface Interactions with the Atmosphere over the Iberian Semi-arid Environment (LIAISE), est d’améliorer notre compréhension de l’impact de l’anthropisation sur le cycle de l’eau en termes d’interactions terre-atmosphère-hydrologie, et des limites des modèles pour représenter tous les aspects du cycle de l’eau terrestre dans un environnement semi-aride de la péninsule ibérique. Les principales questions scientifiques peuvent être résumées comme suit :

1. Quels sont les principaux processus naturels et anthropiques de surface en milieu semi-aride qui modulent ou contrôlent l’infiltration et le ruissellement et régissent les flux turbulents et leur hétérogénéité spatiale ?
2. Comment l’anthropisation a-t-elle un impact sur le développement de la couche limite, les circulations à méso-échelle et potentiellement le recyclage des précipitations sur cette région via les rétroactions avec l’atmosphère ?
3. Quelle est la durabilité des eaux souterraines et des réservoirs face à l’expansion des activités agricoles et d’élevage, en particulier à la lumière du réchauffement et de l’assèchement prévus dans cette région ?

LIAISE aborde les questions scientifiques de GEWEX et contribue aux Grands Défis du PMRC, notamment la manière dont le réchauffement de la planète affectera les ressources en eau douce disponibles dans le monde, en particulier dans les régions du panier alimentaire, et comment il modifiera les interactions humaines avec ces ressources et leur valeur pour la société. Une autre question scientifique clé de GEWEX abordée par LIAISE concerne l’amélioration de notre compréhension des effets et des incertitudes des échanges d’eau et d’énergie dans le climat actuel et en évolution, et la manière de transmettre ces informations à la société. L’amélioration de la représentation des effets anthropiques dans les modèles constituera la base des études d’impact sur les ressources en eau dans le cadre des changements climatiques futurs. Ces résultats seront communiqués aux services de gestion des eaux du bassin de l’Ebre. Une base de données complète, composée de mesures en surface et par avion des flux de surface et hydrologiques et des états et propriétés de la LBA, sera intégrée dans la base de données Mediterranean Integrated STudies at Regional And Local Scales (MISTRALS)/HyMeX, à laquelle les chercheurs intéressés pourront accéder sur demande. Cette base de données d’observations constituera la base d’un certain nombre d’expériences de modélisation internationales qui couvriront de nombreux domaines d’intérêt pour GEWEX, allant de la capacité des LSM à capturer l’humidité du sol à l’assèchement, la représentation de l’hétérogénéité et la façon dont elle interagit avec la couche limite atmosphérique, les impacts de l’influence humaine sur les flux de surface terrestre, les interactions terre/atmosphère et le cycle de l’eau terrestre des environnements semi-arides.

Campagne de terrain

Il s’agit de la dernière campagne de terrain du projet HyMeX, et c’est une activité essentielle pour la phase 2 de HyMeX. Le domaine d’étude de LIAISE est le bassin de l’Ebro au nord-est de l’Espagne, qui est délimité au nord par les Pyrénées et au sud par le système ibérique. L’hétérogénéité de surface s’est accrue en raison de la présence de la société humaine, qui a modifié le cycle hydrologique et le paysage principalement par une activité agricole intense. Il y a 2 périodes d’observation :

1) Période d’observation intensive (IOP) : Avril à septembre 2021

Un réseau de stations d’observation du bilan énergétique de surface (SEB) sera installé dans un rayon d’environ 10 km centré sur la région d’Urgell et de Plà d’Urgell (Lleida) du bassin de l’Ebre. Cette zone est sélectionnée car elle englobe plusieurs types représentatifs de couverture terrestre méditerranéenne, y compris un petit lac. Cet emplacement nous permettra également de bénéficier des données denses des stations météorologiques locales et des radars de l’Agence météorologique de l’État espagnol (AEMET) et du Service météorologique de Catalogne (SMC), ainsi que d’un vaste site d’observation existant géré par l’Institut de recherche et de technologie agroalimentaire (IRTA), qui comprend des lysimètres de pesée. Ce réseau nous permettra d’évaluer la capacité des modèles de surface terrestre (LSM) à simuler les flux, en particulier l’évapotranspiration, sur les sites irrigués et de comparer ces flux avec ceux des surfaces naturelles. Ces sites seront maintenus au moins pendant toute la saison de croissance. Des produits de pointe sur l’humidité du sol [tels que ceux des missions SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) et SMAP (Soil Moisture Active Passive)] seront combinés avec des observations in situ de l’humidité du sol provenant d’un réseau existant en collaboration avec l’Observatoire de l’Ebre et des sociétés privées de surveillance de l’irrigation pour être utilisés dans l’assimilation dans les LSMs et/ou pour évaluation. L’évapotranspiration réelle et potentielle à l’échelle du champ sera évaluée à l’aide de modèles de bilan énergétique à deux sources (TSEB), qui combinent les observations thermiques des satellites Sentinel-3 et les observations optiques des satellites Sentinel-2.

2) Période d’observation spéciale (SOP) : Juillet 2021

La SOP est prévue en juillet, lorsque les contrastes entre les surfaces irriguées et naturelles sont à leur maximum. Les stations SEB seront complétées par des mesures biogéophysiques supplémentaires et des estimations de trublence, comme celles des scintillomètres. Le réseau SEB sera complété par des mesures approfondies des 4 km les plus bas de l’atmosphère à l’aide de ballons captifs, de lâchers fréquents de radiosondes, de profileurs de vent UHF, de lidars et d’environ cinq vols de l’avion SAFIRE/ATR42 du Bureau français des aéronefs instrumentés pour la recherche environnementale. Les flux atmosphériques mesurés et les variables d’état seront utilisés conjointement avec des modèles de méso-échelle non hydrostatiques entièrement couplés pour étudier l’impact de l’irrigation sur la variabilité spatiale de la LBA, la circulation et le bilan hydrique à l’échelle du bassin et les interactions entre les surfaces irriguées et naturelles. En outre, des estimations à haute résolution de la température de la surface terrestre, de la fluorescence induite par le soleil (SIF) et de l’humidité du sol de surface seront obtenues à partir d’instruments embarqués à bord de l’ATR42.