Modélisation couplée des processus de surface et souterrains pour prédire la distribution spatiale de l'évapotranspiration.

Jean-Martial COHARD; Marie BOUCHER; Marc DESCLOITRE; Dorothée ROBERT; Sylvie GALLE

Les zones de socles sont des milieux complexes qui restent difficile à appréhender avec les modèles hydrologiques. En effet, la variabilité spatiale des propriétés hydrodynamiques qui contrôlent les écoulements souterrains est susceptible de conduire à une variabilité spatiale de l'humidité dans le sol et créer ainsi, des zones préférentielles pour la recharge de la nappe, la génération des écoulements, et des hétérogénéités spatiales pour l'évapotranspiration. Cette étude évalue l'impact de la géométrie du socle de l'aquifère sur les écoulements souterrains et sur les flux turbulents à l'échelle de la parcelle ou à l'échelle d'un petit basin versant. Pour représenter ces interactions entre les eaux souterraines et la surface, le modèle Parflow-CLM est utilisé. Il couple un modèle 3D de transfert des eaux souterraines et un modèle Sol-Végétation-ATmosphère. Le modèle est appliqué au bassin versant d'Ara (12km²) situé dans une zone de socle fracturé au nord Bénin qui est soumis à un climat soudanien avec une pluviométrie annuelle moyenne de 1200mm. Ce bassin versant fait partie des super sites AMMA. Le substrat géologique est composé de roches métamorphiques structurées en bandes orientées nord-sud et ayant un pendage de 20° vers l'est. Cette structuration du substrat se retrouve dans l'organisation spatiale des épaisseurs de sol et de leurs propriétés hydrodynamiques, ce qui permet de générer des écoulements latéraux perpendiculairement à la pente de la surface. La validité des simulations réalisées avec différentes géométries de socle sont évaluées par les différents termes du bilan d'énergie observées incluant 3 stations de rayonnement, une station d'eddy-covariance et un scintillomètre pour les mesures de flux sensibles et latents, 3 profils de température et d'humidité du sol et un réseau de piézomètres. Les simulations montrent une sensibilité des écoulements à la géométrie du socle. En particulier, la redistribution de l'eau souterraine dans les altérites s'effectue à des échelles de temps compatibles avec celle du cycle de la végétation. Cette redistribution permet ainsi une variabilité spatiale et temporelle de l'évapotranspiration.