Télédétection du manteau neigeux et modélisation de la contribution des eaux de fonte des neiges aux débits des oueds du haut atlas de Marrakech

I.2 L'Hydrologie et la Modélisation

I.2.1 Objet de l'hydrologie

Il est assez difficile de définir l'hydrologie car ce n'est pas une science unifiée. Etymologiquement "science qui traite des eaux", la définition change d'une époque ou d'un hydrologue à l'autre. Dans les dictionnaires, elle est parfois définie comme la science qui étudie les eaux, leurs caractéristiques, leurs propriétés, s'appuyant sur des considérations physiques, météorologiques, géologiques ou chimiques. Le sujet d'intérêt fondamental de l'hydrologie est le cycle de l'eau, illustré à la Figure ýI dans sa partie continentale (les chiffres indiquent les flux moyens annuels en notant 100 le volume annuel total des précipitations sur les terres émergées, c'est-à-dire 119.000 km³, soit une lame d'eau annuelle d'environ 800 mm sur les 149.400.000 km² de terres émergées). Cet immense transfert d'eau naît des variations spatiales et temporelles des flux journaliers d'énergie solaire, des hétérogénéités de la surface du globe et de la différence de mobilité de l'eau, qu'elle soit sous forme de vapeur dans l'atmosphère, liquide à la surface de la Terre ou dans le sous-sol, ou sous forme solide dans les neiges et les glaces.

Dooge (1988) mentionne que « l'affaire de l'hydrologie est de résoudre l'équation du bilan de l'eau ». L'hydrologie continentale, qui s'intéresse plus particulièrement à la partie du cycle de l'eau sur ou proche des terres émergées, peut être aussi définie comme la science de l'eau qui traite de la circulation, de la distribution, de la dynamique et des propriétés de l'eau sur Terre au travers du cycle hydrologique (Eagleson, 1991). Ses thèmes d'étude sont les précipitations, l'évaporation, l'infiltration, le ruissellement, les écoulements dans les nappes et les cours d'eau, et le transport de substances dissoutes ou en suspension.

Du fait de l'étendue de ces centres d'intérêt, l'hydrologie est donc une science pluridisciplinaire comprenant l'hydrologie de surface, la glaciologie, l'hydrogéologie, la nivologie, la physico-chimie, en incluant aussi l'étude de l'érosion ou du transport de sédiments. Mais elle est également plus ou moins directement liée à la météorologie, l'hydraulique, la géographie, la géologie, la biologie ou l'écologie. Il est donc très difficile d'assigner à l'hydrologie un but plus précis que la lourde tâche de décrire et comprendre le cycle de l'eau, dans un environnement éminemment complexe, hétérogène et variable dans le temps. Kleme (1988) illustre d'ailleurs cette complexité en disant que pour le scientifique, résoudre l'équation du bilan de l'eau peut être considéré comme l'un des Rubic Cubes les plus difficiles à résoudre de la nature, pour lequel les facettes changent de couleur, de forme, de taille au fur et à mesure qu'elles sont déplacées par différentes forces, et dans lequel même les bases structurales changent au cours du temps.

Bien que l'hydrologie vienne d'être présentée comme une science, cette désignation n'est pas la seule acceptée. En plus de la recherche fondamentale ou appliquée, l'hydrologie inclut aussi l'ingénierie hydrologique ou l'hydrologie opérationnelle. Pendant les années 80, certains hydrologues se sont d'ailleurs interrogés sur la nature de l'hydrologie en tant que science. Kleme (1986a), par exemple, a alarmé la communauté scientifique sur ce qu'il a appelé le `dilettantisme en hydrologie', mettant en garde les hydrologues sur la dangereuse tendance que suivait l'hydrologie à devenir seulement une technologie mal appliquée.

Le moteur de cette science réside principalement dans le lien étroit qui existe entre l'homme et son environnement, et en particulier dans la dépendance qu'il a vis-à-vis de la ressource en eau, pour ses besoins d'alimentation ou dans ses activités. La variabilité de cette ressource dans le temps est source de multiples problèmes de gestion, auxquels l'hydrologie peut contribuer à apporter des solutions (Michel, 1989).

Figure ýI-: Le cycle hydrologique, avec les flux moyens annuels en pourcentage du volume annuel total des précipitations sur les terres émergées (d'après Maidment, 1992).