Bilan hydrique du sol en Afrique de l'Ouest

ARCVIEW 3.0 Exercice 3: Bilan hydrique du sol en Afrique de l'Ouest
1- Buts de l'exercice
. Montrer comment réaliser des calculs simples d'évaporation potentielle
et de bilan en eau du sol dans ArcView GIS en utilisant des données
mensuelles pour une région de l'Afrique de l'Ouest. . Montrer comment un "Script Avenue" peut être utilisé pour accéder à
des informations spatiales et à des données tabulées, pour effectuer
des calculs, et pour créer des graphiques. 2- Les données nécessaires
L'exercice nécessite un thème, un script et des fichiers texte qui sont
tous reliés au fichier projet. Ces fichiers se trouvent dans le répertoire
\gisfiles\ex3af. Les fichiers dont vous avez besoin sont : Project:
sbudget.apr Pour charger ce projet, lancez ArcView et sélectionnez le menu File /
Open Project. Les fichiers suivants sont chargés automatiquement dans ce
projet : Thèmes: o morbord.shp: couverture polygonale des frontières du Maroc o morclim.shp: couverture polygonale composée de cellules de 0.5 degrés
qui possèdent comme attributs les valeurs des températures moyennes
mensuelles, des précipitations, des radiations nettes, et de la
capacité de rétention du sol en eau.
Des séries de données sélectionnées avec la commande "shapefile" sont
représentés dans le projet dans les thèmes "Precip", "Temp.", "Water
Holding Cap."et "NetRad". o comcells.shp: couverture polygonale de l'Afrique de l'Ouest composée
de cellules de 0.5 degrés où les calculs de bilan pour l'eau contenue
dans le sol peuvent être effectués. o marcity.shp: couverture ponctuelle des villes marocaines servant de
référence spatiale. Table: o prec_tr.txt: tableau des précipitations annuelles moyennes. o pevall.txt : tableau de l'évapotranspiration potentielle. Scripts: o balance.ave : calcule le bilan pour l'eau du sol o pevap.ave : calcule l'évaporation potentielle. o autoplot.ave : construit des histogrammes à partir des données
mensuelles et des résultats des calculs. Les étudiants "internet" peuvent obtenir ces fichiers par ftp. Site: ftp.crwr.utexas.edu
Login: anonymous
Password: votre adresse e-mail
Directory: /pub/crwr/gishydro/africa/ex3
Fichier(s): o comcells.shp, .shx, .dbf o marcity.shp, .shx, .dbf o morbal.ctl o morbord.shp, .shx, .dbf o morclim.shp, .shx, .dbf o pevall.txt o prec.avl o prec.txt o prec_tr.txt o rad.avl o sbudget.apr o temp.avl o times.txt o whold.avl 3- Se familiariser avec les données
Les données intervenant dans le bilan en l'eau pour le sol sont les
précipitations, l'évaporation potentielle, et la capacité de rétention du
sol. Dans cet exercice, l'évaporation potentielle est calculée par la
méthode de Priestley Taylor. Par conséquent, il est nécessaire de connaître les valeurs de la
température et des radiations nettes. Cette partie de l'exercice a pour but
de vous familiariser avec les données "d'entrée" : climat, sols, et
radiations nettes. Données climatiques
Des estimations des températures mensuelles moyennes et des
précipitations interpolées avec une maille de 0,5 par 0,5 ont été fournies
par Cort Willmott de l'université du Delaware. Ces données proviennent du
"Global Air Temperature and Precipitation Data Archive" rédigé par D.
Legates et C. Willmott. Les estimations des précipitations mensuelles utilisées dans cette
étude ont été corrigées pour tenir compte des erreurs de mesure. Les
données de 24635 stations terrestres et de 2223 points de la grille
océanique ont été utilisées pour estimer le champ total des précipitations.
Les données utilisées ici concernent une région centrée sur le Maroc
s'étendant de (14W, 26N) à (1E, 37N) approximativement, et incluant à la
fois les océans et les terres. Les données pour les océans sont incluses
dans les fichiers du climat pour illustrer les différences climatiques
entre les océans et la surface terrestre. L'exercice est en fait réalisé pour un ensemble plus restreint de
cellules terrestres, pour lequel la capacité de rétention du sol a été
définie. Les données non traitées provenant de l'université du Delaware ont été
obtenues par l'intermédiaire du "ftp" sous forme de fichiers formatés de
texte. Du FORTRAN et de l'AML ont été utilisés pour générer une couverture
polygonale (convertie en un "shapefile" pour simplifier le transfert ftp de
ces données. Les données climatiques mensuelles et annuelles sont les attributs du
"shapefile" morclim.shp. Les thèmes appelés "Temp" et "Precip" fournissent
des informations sur le fichier morclim.shp. Pour observer les données climatiques dans le projet sbudget.apr: Temperature: Cliquez sur le carré à côté du thème "Temp." pour afficher
les températures annuelles moyennes dans les cellules de 0,5 degré.
Précipitation: Pour observer les données des précipitations annuelles
moyennes, effacez le [pic]à côté du thème "Temp." et ajoutez un [pic]à côté
du thème "Precip."
Données sur la capacité de rétention :
Des estimations globales de la capacité en eau "extractable par les
plantes" (capacité de rétention) pour une grille de 0.5 degré ont été
obtenues via "anonymous ftp" auprès du "USGS Geophysical Fluid Dynamics
Laboratory". Ces données ont été rassemblées dans le cadre d'une thèse de Master's
faite par Krista Dunne à l'université du Delaware. Des informations sur le sable, l'argile, les composants organiques, la
profondeur des racines des plantes, l'épaisseur de "l'horizon" ont été
utilisée pour estimer la capacité de rétention. Une source importante pour les donnés utilisées dans cette analyse a
été la Digitized Soil Map of the World du FAO (FAO, UNESCO, 1974-1981). La
capacité de rétention moyenne globale est estimée à 86 mm. Les estimations de rétention ont également été attachées comme attribut
à la couverture morclim.shp. Ces valeurs se trouvent dans le champ "whold."
Pour observer ces données, effacez la marque à côté du thème "Precip"
et cliquez sur le carré à côté de "Water Holding Cap".
Données sur les radiations nettes
Des données sur les radiations globales mensuelles nettes créées dans
le cadre du "International Satellite Cloud Climatology Project" (ISCCP)
sont maintenant disponibles pour une période de 96 mois s'étendant de
juillet 1983 à juin 1991. Les données sont fournies pour la grille "ISSCP equal-area" qui a une
résolution spatiale de 2,5 degrés à l'équateur. Les moyennes mensuelles et
annuelles des radiations nettes ont été calculées pour cette période de 8
ans. Pour faciliter les calculs, les données pour les radiations ont été
converties à la même résolution que les données pour le climat et pour le
sol (cellules de 0,5 degré). La couverture morclim.shp comprend 13 champs qui contiennent 12
moyennes mensuelles et une moyenne annuelle. Les moyennes annuelles sont
affichées au moyen du thème "Net Rad." Pour observer les radiations nettes annuelles, effacez la marque à côté
du thème "Water Holding Cap." et cliquez sur le carré à côté de "Net Rad." Vous pouvez constater que les radiations nettes sont peu élevées dans
les régions désertiques (intérieur des terres) et plus élevées le long de
la côte et sur l'océan. Les différences sont causées par la plus grande émission de radiations
de longue longueur d'onde dans le désert parce que la température à la
surface y est supérieure. De plus, une grande partie de l'énergie reçue
dans les régions plus humides est utilisée pour transformer l'eau en vapeur
d'eau, et ne peut donc pas être réémise sous forme de radiation à ondes
longues. Comme il y a moins de vapeur d'eau et moins de nuages dans les régions
désertiques, plus de radiations d'ondes longues sont émises par la surface
et sortent librement de l'atmosphère.
4- Lancer un "Script Avenue" pour calculer l'évaporation potentielle
Le script fournit ici utilise la méthode de Priestley Taylor pour
calculer l'évapotranspiration potentielle (PE). Pour commencer les calculs, effacez la marque à côté de "Net Rad" et
mettez en une à côté de comcells.shp. Vérifiez que le thème comcells.shp
est actif en cliquant dessus avec la souris de façon à ce que la barre soit
surélevée. Vous devez sélectionner les cellules pour lesquelles les calculs vont
être réalisés dans comcells.shp. Utilisez l'outil de sélection [pic]et sélectionnez quelques cellules
en cliquant dessus dans la vue. Cliquez sur la souris et déplacez la pour
sélectionner une zone de cellules. Choisissez 10 cellules ou moins pour
diminuer la durée des calculs. Si votre sélection ne vous convient pas, utilisez l'outil de
désélection [pic]pour effacer votre choix et procédez ensuite de la même
façon. Pour mieux vous situer dans le Maroc, vous pouvez ajouter le thème
marcity.shp que vous avez utilisé dans l'exercice 1. Voici une série de
neuf cellules sélectionnées autour de la ville de Marrakech.
Pour calculer l'évaporation potentielle, sélectionnez "Calculate PE"
dans le menu "Programs". Une fenêtre va s'ouvrir et vous demander les
paramètres d'entrée.
Dans cette fenêtre, les informations nécessaires sont : V Working Directory: définit le répertoire dans lequel les sorties sont
écrites. Il s'agit par défaut du répertoire d'où proviennent