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Modélisations des écoulements fluviaux adaptées aux observations spatiales et assimilations de données altimétriques / Thibault Malou (2022)
Titre : Modélisations des écoulements fluviaux adaptées aux observations spatiales et assimilations de données altimétriques Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Thibault Malou, Auteur ; Jérôme Monnier, Directeur de thèse ; Pierre-André Garambois, Directeur de thèse Editeur : Toulouse [France] : Institut National des Sciences Appliquées INSA Toulouse Année de publication : 2022 Importance : 207 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l'Université de Toulouse, Spécialité : Mathématiques et ApplicationsLangues : Français (fre) Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] altimétrie satellitaire par radar
[Termes IGN] assimilation des données
[Termes IGN] débit
[Termes IGN] données altimétriques
[Termes IGN] données Jason
[Termes IGN] écoulement des eaux
[Termes IGN] image Sentinel-3
[Termes IGN] modélisation spatio-temporelle
[Termes IGN] niveau de l'eau
[Termes IGN] problème inverse
[Termes IGN] réseau hydrographique
[Termes IGN] rivièreIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Ces travaux de thèse portent sur la modélisation des rivières adaptée à l'altimétrie spatiale, qui permet de mesurer la hauteur d'eau des rivières. Pour estimer le débit sur la base de ces données, les modèles mathématiques ont besoin d'être consistants avec l'échelle spatio-temporelle des observations (centaines de mètres et dizaines de jours) ainsi qu'une estimation de certaines grandeurs non-mesurées par ces satellites d'altimétrie, notamment la hauteur du fond et une paramétrisation physique (coefficient de friction).La difficulté de l'estimation du débit à partir des données altimétriques vient notamment de la pente de la surface libre, qui n'est pas non plus mesurée à une échelle assez fine. Une nouvelle méthodologie pour déterminer des lois algébriques locales d'estimation de débit (lois dites Stage-Fall-Discharge, SFD) à partir des données altimétriques issues de plusieurs satellites (e.g. Jason-3, Sentinel-3A et Sentinel-3B) est alors proposée. La méthode se base sur une modélisation hydrodynamique calibrée par assimilation des données altimétriques. Ces lois SFD sont déterminées de manière à reproduire le débit estimé par la modélisation hydrodynamique à partir de données altimétriques et de grandeurs hydrauliques simulées.Ces lois sont obtenues avec succès sur le réseau hydrographique complexe du Rio Negro-Rio Branco.La méthode devrait être applicable pour estimer le débit de manière opérationnelle.La modélisation adaptée aux observations spatiales nécessite donc de choisir des modèles cohérents avec les données disponibles et les échelles spatio-temporelles observées. De ce fait, l'équation de l'onde diffusante a l'avantage d'avoir comme variable d'état la hauteur d'eau de la rivière qui est directement mesurée contrairement au débit.Dans ces travaux, une double échelle spatio-temporelle est introduite pour prendre en compte l'échelle de la physique (petite échelle) et celle des observations (grande échelle). Les variations de la largeur sont négligeables à l'échelle de la physique, ce qui n'est pas le cas à l'échelle des observations. Une équation de l'onde diffusante adaptée à l'échelle des observations spatiales est établie. Cette nouvelle équation de l'onde diffusante prend en compte les variations de la largeur grâce à deux termes additionnels par rapport à l'équation classique.Une étude numérique met en avant que l'équation à l'échelle des observations estime avec une meilleure précision la pente de la surface libre et donc le débit par rapport à l'équation classique. Un des termes additionnels de l'équation à l'échelle des observations est aussi mis en avant grâce à une quantification de l'importance des termes d'un dictionnaire basée sur une régression parcimonieuse.Pour obtenir une estimation de la hauteur du fond et du coefficient de friction (non-observés par les satellites d'altimétrie), les données altimétriques sont assimilées dans les modèles hydrodynamiques en minimisant une fonction coût basée sur l'écart entre la hauteur modélisée et la hauteur mesurée. La qualité de cette assimilation de données dépend notamment de l'estimation de la covariance de l'erreur d'ébauche, i.e. erreur entre la valeur d'ébauche et la vraie valeur du paramètre, qui préconditionne la hessienne de la fonction coût. Cependant, cette covariance est couramment définie de manière empirique.Ainsi, ces travaux proposent une méthode pour estimer la covariance de l'erreur d'ébauche et la longueur de corrélation à partir des équations de la physique (équations de l'onde diffusante dans le cas présent) en utilisant les noyaux de Green.Ces nouveaux opérateurs ainsi que la longueur de corrélation consistante avec la physique couplée avec un noyau exponentiel décroissant donnent de meilleurs résultats que les opérateurs empiriques. Note de contenu : Introduction
1. Données satellitaires, modélisations d’écoulements fluviaux et problèmes inverses
1.1 Altimétrie spatiale et données satellitaires
1.2 Modélisation mathématique des écoulements
1.3 Problèmes inverses et assimilation de données
2. Generation and analysis of stage-fall-discharge laws from coupled hydrological-hydraulic river network model integrating sparse multi-satellite data
2.1 Introduction
2.2 Flow models and observables
2.3 Study zone and calibrated river network model
2.4 SFD calibration and analysis
2.5 Discussions
2.6 Conclusion
3. Double-scale diffusive wave equations dedicated to spatial rivers observations
3.1 Introduction
3.2 Derivation of the double-scale diffusive wave model
3.3 Numerical results
3.4 Quantification of each term importance
3.5 Conclusion
4. Covariance operators investigation from diffusive wave equations for data assimilation in hydrology
4.1 Introduction
4.2 Variational Data Assimilation based on classical covariance operators
4.3 Covariance operators from Green-like kernels of the double scale diffusive wave equations
4.4 Inference of the bathymetry zb(x) using the physically-derived covariance operators
4.5 Inference of the pair (zb, Ks)(x) from lower quality data
4.6 Conclusion
5. Travaux en perspectives et conclusion générale
5.1 Travaux en perspectives
5.2 ConclusionNuméro de notice : 26907 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : MATHEMATIQUE/POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Mathématiques et Applications : Toulouse : 2022 Organisme de stage : Institut de Mathématiques de Toulouse IMT nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 14/10/2022 En ligne : https://hal.science/tel-03630148v1 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=101921 Monitoring and analysis of crop irrigation dynamics in Central Italy through the use of MODIS NDVI data / Marta Chiesi in European journal of remote sensing, vol 55 n° 1 (2022)
[article]
Titre : Monitoring and analysis of crop irrigation dynamics in Central Italy through the use of MODIS NDVI data Type de document : Article/Communication Auteurs : Marta Chiesi, Auteur ; Luca Angeli, Auteur ; Piero Battista, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : pp 23 - 36 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Analyse spatiale
[Termes IGN] bilan hydrique
[Termes IGN] carte agricole
[Termes IGN] cultures irriguées
[Termes IGN] image Aqua-MODIS
[Termes IGN] image Sentinel-MSI
[Termes IGN] image Terra-MODIS
[Termes IGN] irrigation
[Termes IGN] Normalized Difference Vegetation Index
[Termes IGN] Toscane (Italie)Résumé : (auteur) A recent study has proposed and tested a semi-empirical method to estimate crop irrigation based on a water balance logic and Sentinel-2 Multi Spectral Instrument (MSI) NDVI imagery. The current paper aims at extending the same approach to the analysis of the main irrigation patterns occurred in Tuscany (Central Italy) during the 2000–2019 period. This operation was made possible by feeding the irrigation water (IW) estimation method with 250-m spatial resolution Terra/Aqua Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) NDVI images. The results of this operation were first assessed versus various reference datasets available for the region; next, the annual maps of IW estimated for the 20 study years were analyzed at province scale in conjunction with relevant agricultural statistics. The use of MODIS in place of MSI images reduces the IW estimation accuracy irregularly at local scale, depending on the size and spatial arrangement of irrigated and non-irrigated fields; the reduction in accuracy is, however, marginal over relatively large areas. Irrigated crops are decreasing throughout most Tuscany provinces, while they are increasing in the most southern and driest province. The possible reasons and implications of these findings are finally discussed in relation to the main environmental issues affecting the region. Numéro de notice : A2022-099 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : GEOMATIQUE/IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.1080/22797254.2021.2013735 Date de publication en ligne : 05/01/2022 En ligne : https://doi.org/10.1080/22797254.2021.2013735 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99549
in European journal of remote sensing > vol 55 n° 1 (2022) . - pp 23 - 36[article]Monitoring and modeling of the Sacramento Valley aquifer (California) using geodetic and piezometric measurements / Stacy Larochelle (2022)
Titre : Monitoring and modeling of the Sacramento Valley aquifer (California) using geodetic and piezometric measurements Type de document : Article/Communication Auteurs : Stacy Larochelle, Auteur ; Kristel Chanard , Auteur ; Manon Dalaison, Auteur ; Luce Fleitout, Auteur ; Jérôme Nicolas Fortin, Auteur ; Laurent Longuevergne, Auteur ; Donald F. Argus, Auteur ; Romain Jolivet, Auteur ; Jean-Philippe Avouac, Auteur Editeur : Washington DC [Maryland - Etats-Unis] : American Geophysical Union AGU Année de publication : 2022 Conférence : AGU 2022, Fall meeting, American Geophysical Union Fall Meeting 12/12/2022 16/12/2022 Chicago Illinois - Etats-Unis Importance : n° NS23A-06 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] aquifère
[Termes IGN] Californie (Etats-Unis)
[Termes IGN] données GNSS
[Termes IGN] hydrogéologie
[Termes IGN] surveillance hydrologiqueRésumé : (auteur) Changes in groundwater levels associated with hydroclimatic variations and anthropogenic water extraction can deform the solid Earth, both elastically and inelastically. Satellite-based geodetic techniques which measure the Earth’s surface displacements can thus be used to track changing conditions in aquifer systems. However, accurately extracting groundwater-induced deformation signals still poses a challenge as geodetic techniques like GNSS and InSAR also record noise, systematic errors and other sources of deformation. In this study, we take advantage of the relatively dense in situ groundwater monitoring network of the Sacramento Valley aquifer in California to constrain its deformation and hydromechanical properties. We start by characterizing the main seasonal and multiannual fluctuations in groundwater levels with an Independent Component Analysis (ICA) and exploit the resulting temporal signature to extract the associated deformation field from GNSS and InSAR time series. We then develop a poroelastic model of the aquifer to invert for its elastic storage capacity and estimate the respective contributions of elastic and inelastic processes to long-term subsidence. Our modeling also suggests that depth-dependent elastic properties are necessary to explain the spatial distribution of horizontal poroelastic displacements measured by GNSS. This work has important implications for the sustainable management of heavily-stressed Californian aquifers but also serves as a calibration between in situ and remote sensing techniques, which is essential for the successful deployment of satellite-based groundwater monitoring in areas with sparse field-based instrumentation. Numéro de notice : C2022-053 Affiliation des auteurs : UMR IPGP-Géod+Ext (2020- ) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComSansActesPubliés-Unpublished DOI : sans En ligne : https://agu.confex.com/agu/fm22/meetingapp.cgi/Paper/1093662 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=103158 New insights in the modeling and simulation of tree and stand level variables in Mediterranean mixed forests in the present context of climate change / Diego Rodríguez de Prado (2022)
Titre : New insights in the modeling and simulation of tree and stand level variables in Mediterranean mixed forests in the present context of climate change Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Diego Rodríguez de Prado, Auteur ; Celia Herrero de Aza, Directeur de thèse ; Felipe Bravo Oviedo, Directeur de thèse Editeur : Valladolid [Espagne] : Université de Valladolid Année de publication : 2022 Importance : 168 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Doctoral dissertation, Valladolid UniversityLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Termes IGN] allométrie
[Termes IGN] climat aride
[Termes IGN] croissance des arbres
[Termes IGN] Espagne
[Termes IGN] Fagus sylvatica
[Termes IGN] forêt méditerranéenne
[Termes IGN] gestion forestière adaptative
[Termes IGN] hauteur des arbres
[Termes IGN] inventaire forestier étranger (données)
[Termes IGN] modélisation de la forêt
[Termes IGN] peuplement mélangé
[Termes IGN] Pinus nigra
[Termes IGN] Pinus pinaster
[Termes IGN] Pinus sylvestris
[Termes IGN] puits de carbone
[Termes IGN] Quercus pyrenaica
[Vedettes matières IGN] Végétation et changement climatiqueIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) An increase of droughts intensity and frequency episodes combined with new extreme climate events are predicted to appear in the Mediterranean Basin due to global warming. In this context, mixed forests have become a sustainable opportunity to mitigate the effects of climate change. Species mixing may lead to the provision of a greater variety of ecosystem services and products while increasing temporal stability compared to pure forests. The development of new models that explain different tree and stand level variables may be vital to better understand the structure, composition and dynamics of this type of forests. In addition, it is essential to analyze how climate may influence these variables in order to design adaptive and sustainable management guidelines for mixed forests under future climate change scenarios. In this study, we sought to advance in the modelization and simulation of different tree and stand level variables along a range of different forest and aridity conditions in Spain. To achieve that, climate-dependent models were fitted using data from the Spanish National Forest Inventory and the WorldClim databases. We focused our study on fifteen Mediterranean tree species from the Pinus, Quercus, and Fagus genus. In our first study, we analyzed how climate may potentially influence the maximum stand carrying capacity, by terms of the maximum stand carrying capacity (SDImax), for the species under study in pure stands. This variable was chosen because its importance in (1) managing density and (2) defining species mixing proportions in mixed forest stands. To do that, climate-dependent MSDR models were fitted for each species under study. 35 different climatic annual and seasonal variables (temperature, precipitation, evapotranspiration, aridity indexes) were simultaneously included into the models. In this study, climate was found to have significant influence on MSDR, and therefore on the maximum stand carrying capacity (SDImax). The best climate-dependent MSDR models indicated that climatic variables related to temperature better explained the influence of climate on MSDR. Specifically, seasonal (MXTi) and annual (MXT) maximum temperatures were the most representative climatic variables explaining changes in MSDR. Based on the selected seasonal variables, spring and summer were consistently appeared as key periods. A common trend in SDImax variation for coniferous and broadleaf species was found, with higher SDImax values negatively linked to temperature and positively linked to precipitation. This trend suggested that aridity may play a key role reducing the maximum stand 12 carrying capacity of the main Mediterranean tree species. In addition, the impact of climate on maximum stand carrying capacity was evaluated by the creation of the Q index. In general, broadleaved species presented higher values of Q indexes than coniferous species, suggesting that the maximum stand carrying capacity of the first ones would suffer more the influence of potential climate changes. Our findings highlight the importance of using specific climatic variables to better characterize how they affect MSDR. Since we saw that aridity could play a key role influencing stand level variables such as SDImax, we aimed to analyze how it may influence tree growth and tree allometry. Moreover, we aimed to analyze how species mixing effects may influence these variables on mixed forests. Thus, two more studies focused on 29 two-species Mediterranean mixtures were developed. To study the influence of aridity and species mixing on tree growth, the basal area increment within a span of five years (BAI5), was modelled based on individual tree size, stand development and other variables of site and competition. Two distance independent competition indexes were considered: total stand basal area (BA) representing size-symmetric competition, and the basal area of trees larger than the subject tree (BAL) representing size-asymmetric competition. To uncover the complex mixing effects on basal area increment at tree level, competition indexes were splitting into intraspecific and interspecific components. All possible combinations of competition structures were included and tested in the BAI models. Positive, negative or neutral mixing effects were determined by comparing the intraspecific and interspecific component of the selected models. Then, the biological interactions taking place between species were determined based on size-symmetric and sizeasymmetric competition. Finally, the influence of aridity on basal area increment was studied including the De Martonne Index into the BAI models. A common trend among mixtures was found with higher productivity in mixed than pure stands, suggesting that BAI values may increase with the increment of species diversity. Based on model parameters, a novel approach to determine potential biological interactions between species in mixed forests was also presented in this study. Competition seemed to be the most representative biological interaction in coniferconifer mixtures, since neutralism and facilitation may occur more frequently in conifer-broadleaved and broadleaved-broadleaved mixtures. Our findings also suggested that tree productivity may be significantly limited by arid conditions, excepting for Pinus halepensis and Pinus pinea [...] Note de contenu : 1- Introduction
2- Objectives
3- Data
4- Methods
5- Results
6- Discussion
ConclusionNuméro de notice : 24064 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET Nature : Thèse étrangère Note de thèse : Thèse de Doctorat : Systemes Forestiers Durables : Valladolid : 2022 Organisme de stage : Sustainable Forest Management Research Institute (Université de Valladolid) DOI : sans En ligne : https://uvadoc.uva.es/handle/10324/55195 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102046 A new method for the attribution of breakpoints in segmentation of IWV difference time series / Khanh Ninh Nguyen (2022)
Titre : A new method for the attribution of breakpoints in segmentation of IWV difference time series Type de document : Article/Communication Auteurs : Khanh Ninh Nguyen, Auteur ; Olivier Bock , Auteur ; Emilie Lebarbier, Auteur Editeur : Munich [Allemagne] : European Geosciences Union EGU Année de publication : 2022 Conférence : EGU 2022, General Assembly 23/05/2022 27/05/2022 Vienne Autriche OA Abstracts only Importance : 1 p. Format : 21 x 30 cm Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] données GNSS
[Termes IGN] points de rupture
[Termes IGN] segmentation
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] teneur intégrée en vapeur d'eauRésumé : (auteur) In recent years, the detection and correction of the non-natural irregularities in the long climatic records, so-called homogenization, has been studied. This work is motivated by the problem of identification of origins of the breakpoints in the segmentation of difference series (difference between a candidate series and a reference series). Several segmentation methods have been developed for the difference series, but many of them assume that the reference series is homogenous. However, the homogeneity of the reference series, in reality, is uncertain and unproven. In our study, we applied the segmentation method GNSSseg (Quarello et al., 2020) on the difference between the Integrated water vapour estimates of the CODE REPRO2015 GNSS data set and the ERA5 reanalysis. About 36.5% of change points can be validated from the GPS metadata, and the origins of the remaining 64.5% are questionable (Nguyen et al., 2021). The ambiguity can be leveraged when there is at least one nearby GPS station with respect to which the candidate series can be compared. The proposed method uses weighted t-tests combining the candidate GPS and ERA series and their homologues (denoted GPS' and ERA') from each nearby station. If sufficient consistency emerges from the six tests for all the nearby stations, a decision can be made whether the breakpoint detected in the candidate GPS-ERA series is due to GPS or, alternatively, to ERA. For each quadruplet (GPS, ERA, GPS', ERA'), six t-tests are performed, and the outcomes are combined. In a set of 81 globally distributed GNSS time series spanning more than 25 years, 56 series have at least one nearby station, where 171 breakpoints are detected in segmentation, in which 136 breakpoints are attributed to the GPS. Among those, 94 breakpoints have consistent results between all the nearby stations. GPS-related breakpoints are used for the correction of the mean shift in the difference series. The impact of the breakpoint correction on the GNSS IWV trend estimates is then evaluated. Numéro de notice : C2022-009 Affiliation des auteurs : UMR IPGP-Géod+Ext (2020- ) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComSansActesPubliés-Unpublished DOI : 10.5194/egusphere-egu22-6390 En ligne : https://doi.org/10.5194/egusphere-egu22-6390 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=100713 Non-linear GNSS signal processing applied to land observation with high-rate airborne reflectometry / Hamza Issa (2022)PermalinkPotentialité de la télédétection thermique pour la modélisation climatique en milieu viticole / Gwenaël Morin (2022)PermalinkPrecipitation frequency in MED and EURO-CORDEX ensembles from 0.44° to convective permitting resolution: Impact of model resolution and convection representation / Minh Ha-Truong (2022)PermalinkPredicting AIS reception using tropospheric propagation forecast and machine learning / Zackary Vanche (2022)PermalinkPreparation of the VENµS satellite data over Israel for the input into the GRASP data treatment algorithm / Maeve Blarel (2022)PermalinkPython software to transform GPS SNR wave phases to volumetric water content / Angel Martín in GPS solutions, vol 26 n° 1 (January 2022)PermalinkPermalinkPermalinkRegeneration of spruce - fir - beech mixed forests under climate and ungulate pressure / Mithila Unkule (2022)PermalinkPermalink