Dans le contexte du programme AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine), l'objectif du travail effectué est de mieux comprendre et quantifier les processus de surface agissant sur les flux de chaleur sensible et latente en région sahélienne. Une approche couplant modélisation des échanges d'énergie et d'eau à l'interface Sol-Végétation-Atmosphère et télédétection spatiale permet une analyse spatialisée à différentes échelles. Le modèle SEtHyS_Savannah a été développé et adapté aux zones semi-arides. Dans un premier temps un étalonnage des paramètres et une validation locale du modèle ont été effectués grâce aux mesures acquises dans le cadre du programme AMMA sur deux parcelles (mil et jachère) au Niger. Puis des méthodes spécifiques de traitement des données de télédétection multi capteurs ont été développées et/ou appliquées pour les besoins de la mise en place et de la validation de la modélisation spatialisée à l'échelle du super-site AMMA/Niger. Ainsi les données SPOT haute résolution ont permis de déterminer une classification de l'occupation du sol et les cycles d'évolution de la végétation. Les données ASAR/ENVISAT et les produits issus des capteurs SEVIRI/MSG et MODIS ont été utilisés pour proposer une première validation de deux variables clefs des bilans énergétiques et hydriques que sont l'humidité de surface et la température de surface. Cette étude montre que la modélisation mise en place donne des résultats pertinents et offre de nombreuses perspectives quant à l'étude des interactions surface-atmosphère et des impacts de modifications climatiques ou anthropiques sur les bilans de surface.

Perfectionnement des méthodes de mesure et synthèse sur les méthodes d'analyse susceptibles d'autoriser la mesure simultanée de plusieurs traceurs fluorescents.

Ce travail présente et évalue quelques développements méthodologiques de changement d'échelle dans la description des échanges d'eau et d'énergie à la surface des continents. L'étude est motivée par deux objectifs principaux : i) évaluer l'impact dans la modélisation des Transferts Sol-Végétation-Atmosphère (TSVA) de l'hétérogénéité des couverts végétaux et de la variabilité des caractéristiques de l'interface SVA, et ii) proposer des méthodes de transfert des formalismes et des paramètres de l'échelle locale vers l'échelle régionale. Dans un premier temps, nous avons cherché une représentation adéquate de l'hétérogénéité à très petite échelle de la couverture végétale. Les couverts épars sont souvent décrits au moyen de modèles TSVA « double-source » où le substrat et la végétation épigée sont couplés dynamiquement et organisés en deux couches superposées. Un indice de rugosité a été utilisé pour discriminer le taux d'éparsité à partir duquel une description « mosaïque », où substrat et végétation fonctionnent comme de simples sources juxtaposées horizontalement, devient nécessaire. Une Analyse Statistique a ensuite été conduite à l'échelle du paysage et à l'aide du modèle SiSPAT (Simple Soil Plant Atmosphere Transfer model) pour évaluer la sensibilité sur la saison puis l'année des diverses composantes du cycle de l'eau aux variations des paramètres de l'interface SVA. Quelques règles d'agrégation des paramètres pour relier les paramètres locaux à un paramètre « effectif » représentatif de la région ont été vérifiées ou invalidées par cette méthode. Pour régionaliser la représentation mono-dimensionnelle verticale, les distributions spatiales déterministes et stochastiques du modèle SiSPAT ont enfin été développés puis testés pour un bassin versant Australien au relief peu contrasté. Pour s'affranchir de la complexité analytique du modèle SiSPAT lorsque l'on s'intéresse à la spatialisation des processus, un schéma analytique simple de type capacitif a été construit et partiellement évalué.