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Cartographie des variations régionales des masses d'eau de surface par inversion des accélérations LOS de la mission GRACE
Guillaume Ramillien  1@  , Lucia Seoane  2@  , Jose Darrozes  3@  
1 : Géosciences Environnement Toulouse  (GET)  -  Site web
Institut de Recherche pour le Développement, Université Paul Sabatier - Toulouse 3, Observatoire Midi-Pyrénées, Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5563
Observatoire Midi-Pyrénées 14 Avenue Edouard Belin 31400 Toulouse -  France
2 : Géosciences Environnement Toulouse
Institut de Recherche pour le Développement, Université Toulouse III - Paul Sabatier, Institut National des Sciences de l'Univers, Observatoire Midi-Pyrénées, Centre National d'Études Spatiales [Toulouse], Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National des Sciences de l'Univers : UMR5563, Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5563, Institut de Recherche pour le Développement : UR254
3 : Géoscience Environnement Toulouse
Université de Toulouse, CNRS, UPS, CNES, 9 Av. colonel Roche, BP 44346, 31028 Toulouse Cedex 4, France, Institut de recherche pour le développement [IRD], Centre national de la recherche scientifique - CNRS (France)

Une nouvelle représentation basée sur les fonctions harmoniques régionales de surface, i.e. "Regional Surface Harmonic Functions (RSHF)", est proposée pour déterminer les changements de masse d'eau par inversion des accélérations le long de la ligne de visée, i.e. "Line-Of-Sight" (LOS) à partir des données GRACE KBRR réduites pour l'hydrologie continentale. La base des fonctions orthogonales est dérivée en résolvant le problème de l'opérateur laplacien sur des bassins géographiques de forme arbitraire et en considérant des conditions nulles aux limites. Les cartes d'anomalie de la masse d'eau sont exprimées comme une combinaison linéaire des fonctions RSHF et des coefficients optimaux à ajuster à partir des accélérations LOS pour des périodes mesuelles voire sub-mensuelles. Une approche de validation avec des modèles hydrologiques globaux WGHM et GLDAS est utilisée pour valider la procédure d'inversion, conduisant à une restitution exacte des coeffivients RSHF de lorsque l'on considère des données sans bruit. Dans ce cas spécifique de simulation de données, ces coefficients RSHF régionaux sont estimés en appliquant la pseudo-inverse de rang complet de l'opérateur newtonien aux accélérations. Un filtrage Butterworth passe-bas est nécessaire pour réduire le bruit à haute fréquence qui dégrade les différences d'accélération, qui sont dérivées du KBRR GRACE réel le long de la trajectoire. La régularisation de l'opérateur par décomposition en valeurs singulières (SVD) (par exemple pour conserver 99 % de l'énergie des vecteurs propres) permet de produire des séries temporelles de hauteur d'eau équivalente (EWH), qui décrivent les épisodes d'inondation dans les principaux bassins hydrographiques, tels que les bassins de l'Amazone et du Congo.


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