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Modélisation de la température de l'eau basée sur une méthode d'interpolation spatiale combinée à une approche multivariée.

Guillemette, Nicolas (2009). Modélisation de la température de l'eau basée sur une méthode d'interpolation spatiale combinée à une approche multivariée. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 130 p.

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Résumé

La description des processus thermiques en rivière nécessite l’application de modèles capables de décrire la dynamique des cours d’eau, tout en identifiant les facteurs prédominants qui permettent la caractérisation de la variabilité thermique pour différentes échelles spatiales et temporelles. Les progrès récents en instrumentation thermographique permettent un meilleur suivi « in situ » en facilitant grandement l’acquisition d’information et résultent ultimement en une augmentation des capacités de modélisation du régime thermique des rivières et de la caractérisation des écosystèmes lotiques. La littérature relate plusieurs approches et catégories de modèles appartenant, dans la grande majorité des cas, aux familles des modèles déterministes et statistiques. À une exception près, aucune étude ne porte sur l’utilisation d’un modèle géostatistique pour l’estimation des températures de l’eau. Cette catégorie de modèle offre l’avantage, dans un contexte de gestion des ressources hydriques, de caractériser la distribution spatiale de variables thermiques pour une zone d’intérêt spécifique. Les modèles géostatistiques usuels sont la plupart du temps développés dans des espaces euclidiens physiques à une ou deux dimensions. Le présent projet vise à documenter une approche alternative qui consiste à développer ce type de modèle dans un espace mathématique bidimensionnel. Cet espace est construit à l’aide d’outils multivariés telles que l’analyse en composante principale (ACP) et l’analyse canonique des corrélations (ACC) qui prennent en compte un nombre limité de variables physiographiques caractérisant le ou les bassins versants à l’étude. Une première étude porte sur la faisabilité d’utiliser un modèle géostatistique combiné à une approche multivariée pour l’interpolation de températures maximales mensuelles à l’échelle d’un bassin versant relativement grand. L’objectif vise à évaluer les performances d’un tel modèle pour les deux approches multivariées proposées (ACP et ACC) en utilisant des critères de performances connus comme la racine de l’erreur quadratique moyenne relative et le biais relatif. Les résultats démontrent que les deux approches multivariées mènent à des performances similaires, cependant l’utilisation de l’ACP semble plus adéquate pour la représentation des contrastes de température des régions ayant une signature thermique distincte, tandis que l’utilisation de l’ACC mène à une erreur d’estimation légèrement plus faible. Une deuxième étude s’intéresse plus spécifiquement à l’interpolation de variables thermiques usuelles et dérivées à une échelle spatiale plus petite que la précédente, soit un tronçon de rivière. L’approche vise donc à démontrer la possibilité d’estimer des variables thermiques qui peuvent faciliter la caractérisation de la qualité et de la quantité des habitats de poissons en rivière et qui démontrent donc un potentiel intéressant comme outils opérationnels pour les gestionnaires en ressources hydriques. Les résultats illustrent l’existence de variables physiographiques locales différentes de celles utilisées à l’échelle du bassin, qui décrivent adéquatement les processus thermiques pour un tronçon de rivière. Une discussion sur le développement et la pertinence du modèle est établie en fonction de divers critères de modélisation et en termes d’applications réalistes pour les gestionnaires du milieu. Finalement, une réflexion est portée sur les diverses pistes futures qui devraient être davantage prises en compte pour la modélisation des processus thermiques en rivière et la caractérisation des habitats aquatiques.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: St-Hilaire, André
Co-directeurs de mémoire/thèse: Ouarda, Taha B.M.J.; Bergeron, Normand
Mots-clés libres: température; eau; méthode; interpolation spatiale; approche multivariée; modèle géostatistique; statistique multivariée; bassin versant; ACP; ACC
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 16 oct. 2013 20:32
Dernière modification: 20 nov. 2015 15:01
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1623

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