Nous analysons dans ce blog post l’utilité de la mise à jour quotidienne des données d’élévation des surfaces des lacs, telle qu’envisagée par la mission spatiale REVALTO. Nous regardons les usagers de ses données, et fournissons des idées de services innovants qui pourront intégrer les données REVALTO de hauteurs des lacs.
Les élévations de surface des lacs mises à jour toutes les 24 heures transforment un indicateur « lent » en signal opérationnel pour la gestion de l’eau, l’énergie et les risques, surtout lorsqu’elles sont dérivées de séries altimétriques robustes croisées avec l’occupation des sols et des modèles hydrologiques. Les hauteurs des lacs intéressent autant les opérateurs de barrages, les planificateurs de ressources, que les experts en gestion intégrée des ressources en eau des agences de bassin, en particulier dans les régions peu jaugées ou transfrontalières. La mission REVALTO, dont le lancement est prévu pour la mi-2028 viendra, avec deux satellites, mettre à jour tous les deux jours les données d’élévation des lacs. Puis sa densification vers une constellation rendra disponible toutes les 24 heures lesdites données d’élévation des lacs. Cet article s’intéresse à la contribution de ces données altimétriques, tant en matière scientifique que pour ses usagers.
Une élévation de surface est la hauteur de la surface libre de l’eau par rapport à une référence (géoïde, ellipsoïde ou cote locale), reconstruite ici par altimétrie radar ou laser combinée à une base de contours de lacs. Les produits actuels (Copernicus Lake Water Level, GREALM, Hydroweb.next, Global Water Monitor…) fournissent des séries longues (depuis les années 1990) et, de plus en plus, des estimations en quasi-temps réel (latence liée aux transmissions puis aux traitements des centres de mission de 1 à 3 jours) pour plusieurs centaines à milliers de lacs et réservoirs.
Concrètement, l’altimétrie fournit des hauteurs d’eau sur les traces au sol de satellites comme Sentinel‑3, Jason‑3/Sentinel‑6, ICESat‑2, SWOT et bientôt REVALTO, retravaillées pour éliminer les échos parasites et référencées sur un géoïde homogène. Ces hauteurs sont ensuite agrégées en séries temporelles de niveau moyen du lac, avec une incertitude typiquement de l’ordre de 8–10 cm pour les grands lacs, plus élevée pour les petits plans d’eau.
Les produits « climat » historiques livraient des niveaux de lacs à pas de 10 à 27 jours, suffisants pour l’analyse multi‑décennale mais trop lents pour la gestion opérationnelle. L’émergence de chaînes quasi temps réel ciblant un délai 6 heures après acquisition, redistribuables ou interpolables en fréquence, permettra de suivre quasiment en continu les tendances de remplissage/vidange saisonnières et les anomalies rapides.
Cette densification temporelle rapproche les niveaux de lacs de la logique des réseaux piézométriques ou hydrométriques nationaux, où un pas quotidien est désormais standard pour le suivi des nappes ou des rivières. Dans des bassins peu instrumentés, c’est-à-dire dans l’essentiel des bassins versants à l’échelle mondiale, une « jauge virtuelle » mise à jour chaque jour sur un lac‑réservoir critique peut devenir la seule source d’information structurante sur le stock d’eaux de surface disponibles.
Les usagers concernés peuvent se regrouper en quelques grandes familles :
À ces bénéficiaires s’ajoutent la communauté scientifique (hydrologie, climatologie, limnologie) et les acteurs qui oeuvrent à la préservation de la biodiversité, et leurs conseils comme les cabinets d’études et ingénierie, qui utilisent les variations temporelles de niveaux des eaux continentales de surface pour caractériser les bilans hydrologiques, la connectivité des zones humides ou les habitats littoraux.
L’intérêt d’une mise à jour toutes les 24 heures dépend fortement du contexte hydrologique et de l’usage :
Pour certains usages, une revisite hebdomadaire serait suffisante (analyse climatologique, études structurelles de risque), mais la revisite quotidienne, ou haute revisite, améliore les entrées des modèles scientifiques de détection des ruptures de tendance et la détection précoce des anomalies (par exemple un déficit de remplissage par rapport aux années précédentes à date équivalente).
Plusieurs travaux montrent que l’optimisation conjointe de systèmes de réservoirs pour atténuer les sécheresses et sécuriser les débits aval repose sur des règles dynamiques sensibles à l’état initial des stocks. Lorsqu’un opérateur de barrages (hydroélectriques, retenues pour atténuer les effets des inondations, ou bassines d’irrigation) dispose d’un lac‑réservoir amont non ou mal jaugé, une série altimétrique quasi journalière lui permettrait de :
Des services comme GREALM (Global Reservoirs and Lakes Monitor) fournissent déjà des hauteurs d’eau quasi temps réel pour environ 500 lacs et réservoirs, avec un pas de 10 à 27 jours selon les missions satellitaires. Ces produits sont de plus en plus utilisés pour le suivi opérationnel dans des contextes de gestion multi‑objectif (énergie, irrigation, inondation).
Les niveaux de lacs constituent un excellent intégrateur de la dynamique hydrologique du bassin versant (pluie, ruissellement, évaporation, prélèvements). Le jeu de données Lake Water Level de Copernicus (C3S), par exemple, fournit des séries homogènes pour plus de 300 lacs continentaux, utilisées pour le suivi des ressources et les diagnostics de sécheresse dans le cadre du climat.
À l’aide de ces séries quotidiennes ou quasi quotidiennes, les administrations en charge de la gestion des ressources en eau pourront (agences de l’eau à l’échelle locale ou transfrontalière, ministères à l’échelle nationale) :
Les données d’élévation des lacs avec une revisite quotidiennes seront particulièrement pertinentes dans les régions en forte variabilité interannuelle (Afrique de l’Est, Asie centrale, Amérique du Sud), où les niveaux de grands lacs servent d’indicateurs précurseurs de crises hydriques ou de tensions transfrontalières.
Les niveaux des lacs et retenues amont, observés par altimétrie, ont été utilisés pour analyser les bilans hydrologiques de grands systèmes lacustres et pour identifier des périodes de surstockage susceptibles d’accroître les risques de crue en cas d’épisodes pluvieux. Dans une logique d’alerte, une chaîne de traitement qui délivre quotidiennement :
peut alimenter des modèles de simulation de crue et des feuilles de route de gestion coordonnée entre opérateurs de barrages, autorités fluviales et protection civile.
À l’échelle globale, des programmes comme le Global Water Monitor agrègent déjà les niveaux de lacs, de réservoirs, de tronçons de rivières et de zones humides pour supporter les agences nationales et internationales dans la veille des risques hydrologiques et des tensions de partage de l’eau.
Pour les grands lacs navigables, des variations de quelques dizaines de centimètres de niveau peuvent modifier la tirant d’eau disponible, la planification des convois et la sécurité des infrastructures portuaires. Un suivi quotidien permet d’ajuster les avis à la batellerie et de planifier les fenêtres de navigation ou de dragage.
Pour les écosystèmes, les séquences de montée/baisse de niveau contrôlent l’inondation périodique des zones humides périphériques, la connectivité entre habitats et la reproduction de nombreuses espèces. Les séries altimétriques haute fréquence, combinées à des cartes de bathymétrie et d’habitat, permettent d’évaluer la durée d’inondation saisonnière critique pour les oiseaux d’eau, la végétation rivulaire ou les pêcheries lacustres.
La chaîne opérationnelle de niveaux journaliers de lacs de la mission REVALTO se structurera ainsi :
1. Récupération de la télémesure radar (sigma zéro) par le centre de mission, puis corrections atmosphériques, troposphériques et ionosphériques.
2. Sélection et extraction des échos sur les transects intersectant les lacs d’un modèle numérique de terrain décrivant les contours, la topologie et les caractéristiques géométriques des plans d’eau ciblés.
3. Retracking spécialisé pour surfaces continentales (prise en compte des bords de lac, de la rugosité, des îles), correction géophysique, et référence sur un géoïde haute résolution.
4. Agrégation temporelle et spatiale des mesures en hauteur moyenne de lac, détection des outliers, estimation de l’incertitude, puis diffusion sous forme de séries temporelles dans un format normalisé (NetCDF, CSV, API).
Des segments opérationnels comme HYSOPE/Hydroweb.next ou les services Copernicus Land et Climate illustrent déjà ces logiques de production, avec des rapports de qualité et des métadonnées détaillées pour l’utilisateur final. Concernant REVALTO, les données seront mises à disposition via le service BWI, sur la page http://app.bwi.earth.
BWI utilisera quant à elle les données REVALTO pour alimenter les :
Sur le plan de l’interface homme-machine, plusieurs fonctionnalités seront ajoutées pour les usagers du service BWI, parmi lesquelles :
Les données REVALTO seront ‘consommables’ par souscription à une licence d’exploitation par toute société trouvant de l’utilité à ces données, et voulant les intégrer dans des services hydrologiques innovants. Voici quelques idées de services pour faciliter la réflexion desdites sociétés innovantes en matière d’intelligence hydrologique :
Des produits altimétriques type Hydroweb/C3S ont été utilisés pour analyser les variations de niveau du lac Tanganyika, caractériser l’évolution des bilans hydrologiques et évaluer les risques de crue et de sécheresse sur la période récente. Dans un contexte opérationnel, une déclinaison journalière de ces séries couplée à des données de surface d’eau permettrait à une agence de bassin de suivre :
Pour une ESN au service d’un ministère, un cas d’usage type consisterait à proposer, pour un grand lac‑réservoir africain, un tableau de bord d’anomalies de niveau et de volume, avec intégration dans les plans d’allocation de l’eau entre ses grands préleveurs, typiquement agriculture, villes, industrie et énergie.
Des travaux récents en optimisation de l’exploitation des réservoirs montrent que l’intégration d’informations externes (prévisions de débit, scénarios de demande) permet de limiter les impacts des sécheresses hydrologiques sur les débits aval. Dans un bassin avec plusieurs barrages en cascade, mais où certains réservoirs amont sont mal instrumentés, une chaîne altimétrie → niveaux quotidiens offre :
En couplant cette brique à des prévisions hydrologiques à 10–15 jours et à des règles de gestion paramétrables, un éditeur de services aval pourra livrer un service de recommandation opérationnelle « jour +1/jour +10 » aux exploitants.
Le Global Water Monitor fournit des produits pour lacs, réservoirs, tronçons de rivière et zones humides, utilisés par des agences comme l’USDA, l’USGS et d’autres institutions nationales et internationales. L’idée centrale est de suivre les fluctuations de stockage de surface afin d’anticiper :
En consommant les données REVALTO, un service similaire pourrait être proposé par une société innovante en matière hydrologique sur un périmètre géographique ciblé (par exemple un ensemble de bassins prioritaires pour un bailleur de fonds), avec un tableau de bord des niveaux de lacs et réservoirs mis à jour chaque jour, croisé avec les prévisions de pluies, de débits et les indicateurs de demande en eau.
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En résumé, les élévations de surface de lacs mises à jour toutes les 24 heures, qui seront fournies par la constellation REVALTO, deviendront un pilier d’un système moderne d’intelligence hydrologique : ces données apporteront un état fiable du stock de surface, combleront des vides de mesure in situ, outilleront la décision quotidienne des opérateurs et des autorités, et renforceront les capacités d’anticipation face aux sécheresses et aux crues.
Pour l’écosystème des fournisseurs de services innovants en aval des capteurs spatiaux, l’intégration des stations virtuelles sur des lacs aux modèles des prévisionnistes ouvrira un champ large de services à valeur ajoutée pour les opérateurs de barrages, pour les agences de l’eau, pour les institutions internationales et pour les filières économiques dépendantes de la ressource en eau.
