| Titre de série : |
Master d'Ingénierie Génie de l’Eau, de l’Assainissement et des Aménagements Hydro-Agricoles (GEAAH) |
| Titre : |
Application en hydrologie des données de précipitations satellitaires maillées dans le contexte Ouest Africain : comparaison de la performance des produits « Top-down » et « Bottom-up » à travers la modélisation avec SWAT |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Gyskel NGONGA TCHAPNDA |
| Année de publication : |
2025 |
| Importance : |
61 p. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Résumé : |
Dans le contexte du Sahel Ouest Africain (SOA), la rareté des données de mesures hydrométéorologiques, caractérisée par des réseaux de mesures au sol souvent très lacunaires, représente un défi majeur pour la compréhension et la gestion des ressources en eau. Face à cette problématique, les produits de précipitations satellitaires maillées offrent une alternative cruciale. Ce mémoire évalue l'application en hydrologie de ces produits, en comparant spécifiquement les performances des approches "Top-down" et "Bottom-up" via la modélisation avec le modèle SWAT. L'étude a été menée sur trois bassins versants au Burkina Faso (Mouhoun à Dapola, Nakanbé à Wayen, Sirba à Garbey Kourou), qui souffrent de lacunes importantes dans les données de débits observés. La période d'étude s'étend principalement de 2007 à 2024, bien que la disponibilité des données observées présente des variations. Les résultats indiquent que, pour la reproduction des pluies, RFE2 ("Top-down") offre le meilleur ajustement moyen aux observations, tandis que CCI ("Bottom-up") se distingue par sa capacité à capter les extrêmes. Concernant les simulations hydrologiques des débits : les performances sont optimales sur le Mouhoun (KGE médians supérieurs à 0.50). Sur le Nakanbé, l'optimisation établit qu’aucun produit ne traduit fidèlement les écoulements à long terme. Sur la Sirba, ASCAT ("Bottom-up") présente les meilleurs résultats globaux, les produits "Bottom-up" étant comparativement meilleurs sur ce bassin. L'analyse du bilan hydrologique confirme la prédominance de l'évapotranspiration (40% à 78% des précipitations). Cependant, des surestimations de la recharge profonde (notamment par ARC2, atteignant près de 30% des précipitations sur le Mouhoun, contre un attendu régional de 5-15%) suggèrent un biais lié à la calibration mono-objectif sur les débits. L'étude valide le potentiel de ces produits pour la modélisation hydrologique en Afrique de l'Ouest, tout en soulignant la différenciation des performances selon l'approche, le bassin et la variable étudiée, et la nécessité de faire preuve de prudence dans l'interprétation des bilans hydrologiques obtenus par calibration mono-objectif.
Abstract : In the West African Sahel (WA), the scarcity of hydrometeorological measurement data, characterized by often highly incomplete ground-based measurement networks, represents a major challenge for understanding and managing water resources. Faced with this problem, gridded satellite precipitation products offer a crucial alternative. This thesis evaluates the application of these products in hydrology, specifically comparing the performance of top-down and bottom-up approaches using SWAT modeling. The study was conducted on three watersheds in Burkina Faso (Mouhoun in Dapola, Nakanbé in Wayen, Sirba in Garbey Kourou), which suffer from significant gaps in observed flow data. The study period primarily spans 2007 to 2024, although the availability of observed data varies. The results indicate that, for rainfall reproduction, RFE2 ("Top-down") offers the best average fit to observations, while CCI ("Bottom-up") stands out for its ability to capture extremes. Regarding hydrological simulations of flow rates: performance is optimal on the Mouhoun (median KGE greater than 0.50). On the Nakanbé, optimization establishes that no product faithfully reflects long-term flows. On the Sirba, ASCAT ("Bottom-up") presents the best overall results, with "Bottom-up" products being comparatively better in this basin. Analysis of the hydrological balance confirms the predominance of evapotranspiration (40% to 78% of precipitation). However, overestimations of deep recharge (notably by ARC2, reaching nearly 30% of precipitation on the Mouhoun, compared to a regional expectation of 5-15%) suggest a bias related to the single-objective calibration on flow rates. The study validates the potential of these products for hydrological modeling in West Africa, while highlighting the differentiation of performances according to the approach, the basin and the variable studied, and the need to exercise caution in the interpretation of hydrological balances obtained by single-objective calibration.
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Master d'Ingénierie Génie de l’Eau, de l’Assainissement et des Aménagements Hydro-Agricoles (GEAAH). Application en hydrologie des données de précipitations satellitaires maillées dans le contexte Ouest Africain : comparaison de la performance des produits « Top-down » et « Bottom-up » à travers la modélisation avec SWAT [texte imprimé] / Gyskel NGONGA TCHAPNDA . - 2025 . - 61 p. Langues : Français ( fre)
| Résumé : |
Dans le contexte du Sahel Ouest Africain (SOA), la rareté des données de mesures hydrométéorologiques, caractérisée par des réseaux de mesures au sol souvent très lacunaires, représente un défi majeur pour la compréhension et la gestion des ressources en eau. Face à cette problématique, les produits de précipitations satellitaires maillées offrent une alternative cruciale. Ce mémoire évalue l'application en hydrologie de ces produits, en comparant spécifiquement les performances des approches "Top-down" et "Bottom-up" via la modélisation avec le modèle SWAT. L'étude a été menée sur trois bassins versants au Burkina Faso (Mouhoun à Dapola, Nakanbé à Wayen, Sirba à Garbey Kourou), qui souffrent de lacunes importantes dans les données de débits observés. La période d'étude s'étend principalement de 2007 à 2024, bien que la disponibilité des données observées présente des variations. Les résultats indiquent que, pour la reproduction des pluies, RFE2 ("Top-down") offre le meilleur ajustement moyen aux observations, tandis que CCI ("Bottom-up") se distingue par sa capacité à capter les extrêmes. Concernant les simulations hydrologiques des débits : les performances sont optimales sur le Mouhoun (KGE médians supérieurs à 0.50). Sur le Nakanbé, l'optimisation établit qu’aucun produit ne traduit fidèlement les écoulements à long terme. Sur la Sirba, ASCAT ("Bottom-up") présente les meilleurs résultats globaux, les produits "Bottom-up" étant comparativement meilleurs sur ce bassin. L'analyse du bilan hydrologique confirme la prédominance de l'évapotranspiration (40% à 78% des précipitations). Cependant, des surestimations de la recharge profonde (notamment par ARC2, atteignant près de 30% des précipitations sur le Mouhoun, contre un attendu régional de 5-15%) suggèrent un biais lié à la calibration mono-objectif sur les débits. L'étude valide le potentiel de ces produits pour la modélisation hydrologique en Afrique de l'Ouest, tout en soulignant la différenciation des performances selon l'approche, le bassin et la variable étudiée, et la nécessité de faire preuve de prudence dans l'interprétation des bilans hydrologiques obtenus par calibration mono-objectif.
Abstract : In the West African Sahel (WA), the scarcity of hydrometeorological measurement data, characterized by often highly incomplete ground-based measurement networks, represents a major challenge for understanding and managing water resources. Faced with this problem, gridded satellite precipitation products offer a crucial alternative. This thesis evaluates the application of these products in hydrology, specifically comparing the performance of top-down and bottom-up approaches using SWAT modeling. The study was conducted on three watersheds in Burkina Faso (Mouhoun in Dapola, Nakanbé in Wayen, Sirba in Garbey Kourou), which suffer from significant gaps in observed flow data. The study period primarily spans 2007 to 2024, although the availability of observed data varies. The results indicate that, for rainfall reproduction, RFE2 ("Top-down") offers the best average fit to observations, while CCI ("Bottom-up") stands out for its ability to capture extremes. Regarding hydrological simulations of flow rates: performance is optimal on the Mouhoun (median KGE greater than 0.50). On the Nakanbé, optimization establishes that no product faithfully reflects long-term flows. On the Sirba, ASCAT ("Bottom-up") presents the best overall results, with "Bottom-up" products being comparatively better in this basin. Analysis of the hydrological balance confirms the predominance of evapotranspiration (40% to 78% of precipitation). However, overestimations of deep recharge (notably by ARC2, reaching nearly 30% of precipitation on the Mouhoun, compared to a regional expectation of 5-15%) suggest a bias related to the single-objective calibration on flow rates. The study validates the potential of these products for hydrological modeling in West Africa, while highlighting the differentiation of performances according to the approach, the basin and the variable studied, and the need to exercise caution in the interpretation of hydrological balances obtained by single-objective calibration.
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