Ces dernières années, la technologie satellitaire a surmonté les limitations des méthodes de mesure localisées en permettant la collecte de données à des échelles beaucoup plus larges. En intégrant les observations satellitaires avec la modélisation de surface, il est désormais possible de surveiller l'évapotranspiration (ET) en continu sur de vastes zones, offrant ainsi des informations cruciales sur les dynamiques spatio-temporelles des pertes en eau. Cependant, les régions montagneuses présentent des défis uniques qui ont en grande partie limité les techniques de télédétection de l'ET aux terrains relativement plats. Dans les zones montagneuses, des facteurs topographiques tels que l'altitude, la pente et l'exposition peuvent affecter de manière significative la précision des estimations d'ET dérivées des données thermiques. Si la variabilité des forçages météorologiques et des conditions de surface causée par la topographie n'est pas correctement prise en compte, les modèles d'ET peuvent introduire des erreurs systématiques. Cette étude adapte et évalue les performances de deux modèles d'ET largement utilisés basés sur les données infrarouges thermiques — un modèle de bilan énergétique (TSEB-PT) et un modèle contextuel (LST-VI) — pour évaluer l'impact des effets topographiques sur la précision des estimations d'ET dans le bassin de la Rheraya et ses environs, une région montagneuse située dans le Haut Atlas marocain. Initialement, plusieurs approches méthodologiques ont été introduites pour spatialiser les forçages météorologiques pour les modèles d'ET. Parmi les contributions clés, le développement d'une nouvelle méthode pour désagréger la température de l'air de l'ERA5-Land de sa résolution originale de 9 km à une résolution plus fine de 30 m, spécifiquement conçue pour les régions en altitude. En outre, une approche novatrice a été introduite pour modéliser le rayonnement solaire entrant à haute résolution dans ces terrains complexes. Le travail principal se concentre ensuite sur une évaluation quantitative des différentes méthodes de correction des effets topographiques à la résolution des données thermiques. Ces corrections ont été appliquées aux modèles TSEB-PT et LST-VI, en utilisant les données Landsat C2L2 de résolution 30 m couvrant le bassin de la Rheraya de 2020 à 2022. Les résultats montrent que la prise en compte des effets topographiques a réduit l'incertitude des modèles jusqu'à 60 %, le modèle contextuel se révélant plus robuste lorsqu'une normalisation topographique est appliquée à la température de surface. Enfin, les méthodes développées ont été évaluées en termes de leur impact sur l'amélioration de la fermeture du bilan hydrique au sein du bassin de la Rheraya, en se concentrant sur l'estimation de la recharge (GWR) en tant que résidu de l'équation du bilan hydrique. Un nouveau cadre pour la cartographie continue quotidienne de l'ET, basé sur la version normalisée du modèle LST-VI, a été introduit en utilisant les données MODIS. Le produit d'ET corrigé pour la topographie, ET_TOPO+, a surpassé deux produits d'ET disponibles à l'échelle mondiale, WaPOR et SSEBop, lorsque comparé aux mesures au sol Sur cinq années hydrologiques, l'utilisation d'ET_TOPO+ a permis d'estimer un GWR positif de 1 mm, tandis que les produits WaPOR et SSEBop ont généré des estimations négatives, indiquant une décharge de respectivement 34 mm et 58 mm sur la même période. Ces valeurs négatives sont irréalistes, car elles suggéreraient un afflux d'eau provenant des bassins voisins, ce qui est impossible compte tenu du contexte géologique et topographique de la région. |
In recent years, satellite technology has significantly enhanced the ability to monitor evapotranspiration (ET) at broad spatial scales, overcoming the limitations of localized measurement methods. By integrating satellite observations with surface modeling, continuous monitoring of ET over large areas provides critical insights into the spatial and temporal dynamics of water loss to the atmosphere. However, applying satellite-based ET models in mountainous regions presents unique challenges that have largely restricted ET remote sensing techniques to relatively flat terrains. Factors such as elevation, slope, and aspect can significantly affect the accuracy of thermal-derived ET estimates, and failing to account for this variability introduces systematic errors in ET models. This research adapts and evaluates the performance of two widely used ET models based on thermal infrared data—a physically-based energy balance model (TSEB-PT) and a contextual model (LST-VI)—to assess the impact of topographic effects on the accuracy of ET estimates in the Rheraya basin and surroundings, a mountainous region located in the High Atlas of Morocco. Initially, several methodological approaches were introduced to spatialize the meteorological forcing for ET models. Key contributions include the development of a new method to downscale ERA5-Land air temperature from its original 9 km resolution to a finer 30 m resolution, specifically designed for elevated regions. Additionally, a novel approach was introduced for modeling high-resolution incoming solar radiation in these complex terrains. Subsequently, the focus shifts to the core research, a quantitative assessment of various methods for correcting topographical effects at thermal data resolution was carried out. These corrections were applied to both the TSEB-PT and LST-VI models, using 30 m resolution C2L2 Landsat data over Rheraya from 2020 to 2022. The results show that accounting for topographic effects reduced model uncertainty by up to 60%, with the contextual method proving more robust when topographic normalization is applied to land surface temperature. Lastly, the developed methods were evaluated in terms of their impact on improving water balance closure within the Rheraya catchment, focusing on estimating groundwater recharge (GWR) as a residual of the water balance equation. A new framework for continuous daily ET mapping, based on the normalized version of the LST-VI model, was introduced using MODIS data. The topographically corrected ET product, ET_TOPO+, outperformed two widely available ET products, WaPOR and SSEBop, when compared to ground measurements. Over five hydrological years, the use of ET_TOPO+ resulted in a mean positive GWR estimate of 1 mm. In contrast, the WaPOR and SSEBop products yielded negative estimates, indicating a discharge of 34 mm and 58 mm, respectively, over the same period. These negative values are unrealistic, as they would suggest water inflow from neighboring basins, which is not possible given the area's geological and topographical context. |