Le CS725 pour la mesure de l'humidité du sol : étude de cas en forêt boréale

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles.La gestion des ressources hydriques passe inévitablement par une multitude de mesures qualitatives et quantitatives. Ces évaluations servent à accentuer la connaissance et la compréhension de l'eau qui se trouve à l'intérieur d'un territoire d'intérêt et représente des outils d'aide à la décision essentiels. Bien que les méthodes de mesures aient grandement évoluées avec le temps, il est toujours bien complexe d'évaluer les quantités d'eau présente dans les différents réservoirs compris dans le cycle de l'eau, tel que l'eau infiltrée dans les sols. Le mouvement perpétuel des ressources hydriques accentue cette complexité et pousse les chercheurs à continuellement proposer de nouvelles méthodes de mesure de la teneur en eau du sol. Les capteurs se distinguent par plusieurs aspects dont leur étendue spatiale mais servent bien souvent à alimenter ou calibrer des modèles d'apports hydriques. Ces modèles mathématiques visent à quantifier les processus hydrologiques qui influencent la gestion de l'eau (précipitation, écoulement, évapotranspiration, etc.). Cependant, les capteurs actuellement disponibles ont soit une étendue spatiale très fine (< m²) ou très large (≥ 100 km²) ce qui génère un manque à moyenne échelle. Pour pallier ce manque, le CS725 est un appareil qui a été conçu par Campbell Scientific principalement pour évaluer l'équivalent en eau de la neige, mais qui permet également d'estimer la teneur en eau du sol sur une surface allant jusqu'à 100 m². En captant le rayonnement gamma naturellement émis par le sol minéral, il est possible d'estimer la quantité d'eau qui y est contenue puisque cette eau représente la principale source d'atténuation de ce rayonnement, qu'elle soit sous forme solide ou liquide. La présente étude a permis de démontrer la capacité du CS725 à estimer le contenu en eau des premières couches de sol minéral (≤ 20 cm). De plus, une méthode d'intégration de variables décrivant l'humus de surface est proposée et les avantages de l'utilisation de cette méthode en forêt boréale sont démontrées. Les retombées de ces recherches permettront une utilisation du CS725 adaptée aux réalités pédologiques de la station et ce particulièrement en forêt boréale. De ce fait, le potentiel d'utilisation du CS725 pour l'estimation de la teneur en eau du sol minéral peut accroître la compréhension du comportement de l'eau infiltrée à moyenne échelle et ainsi alimenter davantage les modèles d'apports hydriques.The management of water resources inevitably involves a variety of qualitative and quantitative measures. These measurements provide a better knowledge and understanding of the water in a specific area of interest and are essential decision-making aids. Although measurement methods have greatly evolved over time, it is still quite complex to estimate the amount of water present in the various reservoirs within the water cycle, such as infiltrated water. The perpetual movement of water resources increases this complexity and drives researchers to constantly propose new approaches to soil water content measurement. These sensors differ in several aspects such as spatial extent, but ultimately serve to supply or to adjust water supply models. These mathematical models which are intended to quantify the hydrological processes that influence water management (precipitation, runoff, evapotranspiration, etc.). Yet, currently available sensors have either a very fine (< m²) or very large (≥ 100 km²) spatial extent which generates a medium-scale deficiency. To address this limitation, the CS725 was designed by Campbell Scientific mainly to measure snow water equivalent, but also allows soil water content to be estimated over an area of up to 100 m². By capturing the gamma radiation naturally emitted by the mineral soil, it is possible to estimate the amount of water (solid or liquid) contained in the soil since this water represents the main source of the attenuation of this radiation. Subsequently presented research has shown the ability of CS725 to estimate the water content of the first few layers of mineral soil (≤ 20 cm). In addition, a method for integrating variables describing surface humus is proposed and the advantages of using this method are proven. The results of this research will allow the use of the CS725 to be adapted to the pedological characteristics of the station, particularly in the boreal forest. Thus, the potential use of CS725 for mineral soil water content estimation can increase the understanding of infiltrated water behavior on a medium scale and thus improve water supply modeling