Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Hauteur de la colonne d’eau (WCD)“

Résumé L’alimentation des eaux souterraines procède entre autres par des apports d’eau d’infiltration à travers les différents horizons du sol qui séparent la surface du sol du toit de la nappe phréatique. Une étude a été réalisée au laboratoire sur le rôle de la charge d’eau introduite dans une colonne de sol de 1 m de hauteur située au toit de la nappe, dans le transfert à l’eau souterraine, des bactéries indicatrices de pollution de l’eau de boisson. Les charges d’eaux usées de 50 mL, 100 mL et 250 mL ont été appliquées. Les analyses des eaux avant et après percolation ont concerné les coliformes thermotolérants et streptocoques fécaux, pour les paramètres bactériologiques, et le pH, NH4+ et la conductivité électrique, pour les paramètres chimiques. Les résultats révèlent une réduction du nombre de microorganismes dans les eaux qui ont percolé à travers la colonne du sol. Cette réduction est imputable à la rétention de ces cellules par la colonne de sol. À la charge de 50 mL d’eau appliquée au-dessus de la colonne du sol, cette réduction a été de l’ordre de 7 unités logarithmiques pour les coliformes thermotolérants, et de 6 pour les streptocoques fécaux. En appliquant la charge de 250 mL, la réduction a plutôt été de l’ordre de 6 unités logarithmiques pour les coliformes thermotolérants, et de 7 pour les streptocoques fécaux. Cette réduction de la concentration microbienne circulante observée dans les eaux percolées a été de l’ordre de 7 unités logarithmiques pour les deux groupes de bactéries lorsque la charge de 100 mL a été appliquée. À charge d’eau usée élevée, la colonne de sol semble ainsi retenir plus de streptocoques fécaux que de coliformes thermotolérants. Ce comportement de la colonne de sol semble s’inverser lorsque la charge d’eau appliquée est relativement faible. Les éléments chimiques sont également retenus par le sol. Les caractéristiques des eaux qui percolent évoluent dans le temps, montrant que la rétention des polluants des eaux d’infiltration par une colonne de sol est un processus dynamique.

Cet article concerne l’absorption et la désorption du SO2 par des gouttes d’eau de diamètre supérieur à 1mm en chute libre dans un mélange air-SO2 à faible et moyenne concentrations. Dans ce cas, le transfert résulte du couplage des résistances interne et externe à la goutte. Dans la phase liquide, un modèle local basé sur la vitesse de frottement inter faciale et le diamètre de la goutte permet le calcul du coefficient de transfert interne kl. Le coefficient de transfert externe kg dans la phase gazeuse est déterminé à l’aide d’une expression plus classique Afin de valider le modèle, des investigations expérimentales sont menées en absorption et en désorption sur une colonne de 2.3 m de hauteur dans laquelle le temps de séjour des gouttes est de l’ordre de la seconde. Le présent modèle simule fort bien l’ensemble de ces expériences réalisées pour différents diamètres de goutte [2.04 ; 4.31] mm et différentes concentrations [100 ; 2000] ppm. Le modèle proposé est aussi comparé avec succès à des résultats expérimentaux de la littérature à faible et moyenne concentrations pour des temps de contact beaucoup plus grands. Son domaine d’application couvre donc désormais l’absorption et la désorption du SO2 pour des concentrations comprises entre quelques ppm et quelque %.

Résumé Le Lac Nord de Tunis, dont la superficie est d’environ 24 km2 et la profondeur moyenne de 1,5 m, est lié à la mer par des écluses à marée appelées « Écluses de Khéréddine ». Nous avons étudié le fonctionnement hydrodynamique actuel de ce lac en utilisant un modèle bidimensionnel, intégré sur la hauteur d’eau. Le logiciel utilisé («Surfacewater Modeling System» ou SMS) ne simule pas le fonctionnement des écluses qui s’ouvrent et se ferment automatiquement en fonction du niveau de la marée en mer, comme c’est le cas dans le lac de Tunis. Pour cela, nous avons modifié son code source pour tenir compte du fonctionnement réel des écluses. Les paramètres du modèle sont calibrés en utilisant des mesures hydrauliques récentes, réalisées en décembre 2005. Le modèle a ensuite été utilisé pour simuler le fonctionnement hydrodynamique moyen actuel du lac. Les résultats de ces simulations montrent un bon fonctionnement hydraulique du lac : absence de zones de stagnation et renouvellement fréquent des eaux ne dépassant pas 21 jours. L’étape suivante a consisté en la mise au point d’un modèle écologique par zone (en divisant le lac en cinq zones supposées homogènes) couplé avec le modèle hydrodynamique. Il est basé sur les équations utilisées par HALCROW (en 1990) et calibré sur des mesures de l’année 2002. Ce modèle traite l’évolution des variables suivantes : la salinité, l’oxygène dissous, la chlorophylle a, les biomasses des macroalgues, du phytoplancton et du zooplancton, ainsi que les nutriments dans le compartiment détritique, dans la colonne d’eau et dans les sédiments. Les premiers résultats du modèle écologique sont encourageants. Cependant, des mesures complémentaires (des macroalgues, du phytoplancton et du zooplancton dans le lac, de l’azote et du phosphore dans les sédiments de surface) permettraient d’améliorer le calage et les résultats du modèle écologique.

Le lac Pavin résulte de l’ennoiement d’un cratère volcanique qui s’est ouvert d’une façon explosive il y a environ 6700 ans. Aux origines, les eaux ont pu remplir jusqu’à un niveau élevé un cratère intact. Puis, au cours des siècles, une dégradation locale des parois du cratère a entraîné une baisse, certainement irrégulière, du niveau du lac jusqu’à ce que l’intervention humaine perturbe les processus naturels. L’altitude actuelle du lac, environ 1197 m, est l’aboutissement de cette longue histoire qui éveille depuis quelques temps un regain d’intérêt, notamment dans la perspective de possibles évènements catastrophiques passés et futurs. La période qui recouvre les trois derniers siècles peut être appréhendée par le prisme de la documentation historique (publications, rapports, manuscrits, cartes, photographies). En parallèle et en complément, l’histoire du Pavin et de ses variations de niveau est reconstituée par l’analyse de sédiments échantillonnés par carottage au fond du lac. En effet, certains faciès, certaines séries sédimentaires traduisent des modifications intervenues dans le passé, parfois brutalement, de hauteur de la colonne d’eau. La profondeur à laquelle se trouvent actuellement ces sédiments témoins, repérée par rapport à la surface du lac, est donc un paramètre essentiel de leur interprétation. Conscients que l’altitude actuelle du lac peut résulter en partie d’une intervention humaine récente, les auteurs concernés sont conduits à prendre en compte cette possibilité en introduisant des corrections de profondeur exprimées en mètres. Cependant, d’un article à l’autre, les valeurs numériques avancées sont dispersées et généralement très mal documentées. Ce constat nous a incités à essayer de réviser la documentation historique, puis à en tirer un scénario qui a ensuite été confronté aux résultats, discussions et conclusions des publications récentes. Les principaux points ressortant de cette analyse sont les suivants : (1) des publications récentes font état d’aménagements du seuil du lac à la fin du XVIIIe siècle ou au XIXe siècle, ayant conduit à baisser (de 4 m) ou élever (de 2 m) artificiellement son niveau. Or, non seulement il n’y a pas eu de tels aménagements mais, de plus, il y a une forte présomption que le niveau du lac n’ait quasiment pas varié depuis le début du XVIIIe siècle ; (2) des travaux scientifiques récents, basés sur l’analyse de sédiments lacustres, ont conclu que le niveau du lac avait brutalement chuté vers l’an 600 suite à un événement catastrophique induisant – ou induit par – une rupture partielle du barrage naturel. La baisse instantanée du niveau s’inscrit dans une gamme de 6,5, 9 ou 13 m selon les publications. À l’examen, seule une baisse de 9 m peut être retenue et elle n’a pas été instantanée : c’est une baisse cumulée entre la chute catastrophique intervenue aux environs de l’an 600, inférieure à 9 m, et la période actuelle. Entretemps, le niveau du lac a connu une phase de stabilité vers la mi-parcours, autour de la cote +4,8 m au-dessus de l’actuelle.

La cartographie précise des eaux peu profondes, particulièrement en zones côtières, reste un défi majeur, notamment en ce qui concerne les incertitudes dans la mesure de la profondeur de la colonne d’eau (WCD). Cette précision est essentielle tant pour la navigation que pour la recherche, qui s’est jusqu’ici principalement concentrée sur l’estimation de la WCD sans considérer pleinement les incertitudes associées. Les méthodes traditionnelles, qu’elles soient radiométriques ou géométriques, présentent chacune leurs limitations spécifiques. Notre travail propose un cadre d’inférence basé sur la vraisemblance pour estimer rigoureusement ces incertitudes. L’approche se développe selon deux axes : une analyse radiométrique fondée sur la modélisation du transfert radiatif avec des techniques semi-analytiques, et une approche géométrique basée sur la triangulation stéréophotogrammétrique. Cette double méthodologie permet d’évaluer les biais et les erreurs inhérents à chaque approche. Le développement de ces cadres d’inférence dans les domaines radiométrique et géométrique est validé par des simulations réalistes, permettant une compréhension approfondie des incertitudes dans l’estimation de la WCD. Nos résultats démontrent l’efficacité de cette approche pour quantifier les incertitudes dans les deux types d’estimations. Cette recherche apporte une contribution significative à la télédétection passive et aux sciences marines en proposant des méthodes fiables pour évaluer les incertitudes dans la cartographie des eaux peu profondes
The complexities of mapping shallow water bodies, particularly coastal areas, have long been studied, yet a focused understanding of Water Column Depth (WCD) uncertainties remains notably lacking. While accurate measurement of these uncertainties is crucial for reliable bathymetric charts and safe navigation, current research has primarily focused on WCD estimation without considering associated uncertainties. Traditional approaches, whether radiometric or geometric analyses of spectral imagery, face distinct limitations in optically complex waters and featureless seabeds, respectively. Our work introduces a likelihood-based inference framework designed for robust estimation of WCD uncertainties through two main objectives. First, we develop a radiometric inferential approach based on Radiative Transfer (RT) modeling with Semi-Analytical (SA) techniques, enabling detailed analysis of uncertainties and inherent biases. Second, we establish a geometric inferential approach using stereo-photogrammetric triangulation to evaluate WCD uncertainties from a geometric perspective. These frameworks are validated through realistic simulations, focusing on understanding and quantifying WCD uncertainties. Our findings confirm the effectiveness of the likelihood-based inference framework in quantifying uncertainties for both radiometric and geometric WCD estimations. This research makes a significant contribution to passive remote sensing and marine science by providing reliable, comprehensive methods for assessing uncertainties in shallow water mapping