Scales in Hydrology and Water Management / Echelles en hydrologie et gestion de l’eau IAHS Publ. 287, 77–95 (2004)


Scaling soil moisture for hydrological models

Alain PIETRONIRO1, Eric D. SOULIS2 & N. KOUWEN2

1 National Water Research Institute, National Hydrology Research Centre, 11 Innovation Blvd., Saskatoon, Saskatchewan S7N 3H5, Canada

al.pietroniro@ec.gc.ca

2 Department of Civil Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada

Abstract Surface soil moisture status is probably the most ubiquitous of all hydrological state variables. It is also often the most important since it is the dominant control for understanding runoff. Remote sensing techniques show promise in assisting hydrologists in describing and measuring surface soil moisture and much effort has gone into this problem. Yet, the reality is that even if we could estimate soil moisture at any scale, there would be no clear advantage from the numerical modelling point of view to do so. This paper describes work dedicated towards understanding of soil moisture variability and the feasibility of using remotely sensed derived estimates in a meaningful way for hydrological modelling applications. The results are quite ambiguous as to the ideal scale to represent soil moisture for hydrological applications.

Key words hydrological modelling; remote sensing; scale; soil moisture; variability


Invariance d’échelle de l’humidité du sol pour les modèles hydrologiques

Résumé L’état de l’humidité du sol superficiel est sans doute la plus répandue des variables hydrologiques d’état. C’est souvent aussi la plus importante puisqu’elle la variable dominante du contrôle des écoulement. Les techniques de télédétection ont donné l’espoir qu’elles pourraient aider les hydrologues à représenter et à mesurer l’humidité du sol superficiel et beaucoup d’efforts ont été consacrés à cette tâche. Cependant, la réalité est que même si nous arrivions à estimer l’humidité du sol à toute échelle, il n’y aurait pas d’avantage évident à le faire du point de vue numérique. Cet article présente un travail consacré à la compréhension de la variabilité de l’humidité du sol et la faisabilité d’utiliser des estimations dérivées de la télédétection de façon satisfaisante pour la modélisation hydrologique. Ces résultats sont tout à fait indifférents à l’échelle idéale pour représenter l’humidité du sol pour les applications hydrologiques.

Mots clefs humidité du sol; télédétection; variabilité; échelle; modélisation hydrologique