Quantitative global sensitivity analysis of the RZWQM to warrant a robust and effective calibration.

Esmaeili, S., Thomson, N.R., Tolson, B.A., Zebarth, B.J., Kuchta, S., et Neilsen, D. (2014). « Quantitative global sensitivity analysis of the RZWQM to warrant a robust and effective calibration. », Journal of Hydrology, 511, p. 567-579. doi : 10.1016/j.jhydrol.2014.01.051  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

L’analyse de sensibilité est un outil utile pour identifier les paramètres importants d’un modèle et quantifier les erreurs de simulation attribuables à l’incertitude des paramètres. Le Root Zone Water Quality Model (RZWQM, modèle de qualité de l’eau de la zone racinaire) a été soumis à diverses analyses de sensibilité, mais dans la plupart des cas, on a appliqué une méthode d’analyse de sensibilité locale, on a négligé la réponse non linéaire et on n’a pas examiné l’interdépendance des paramètres. Dans notre étude, nous nous sommes servis d’une analyse de sensibilité globale et exhaustive pour quantifier la contribution de 70 paramètres d’entrée du modèle (35 paramètres hydrologiques et 35 paramètres liés au cycle de l’azote) à l’incertitude des principaux résultats du RZWQM appliqué à des cultures de framboises en rangs à Abbotsford (Colombie Britannique, Canada). Il s’agissait de neuf résultats décrivant divers domaines verticaux-spatiaux et temporels. Nous avons utilisé une méthode de transformation ordinale pour tenir compte du comportement non linéaire du modèle. Nous avons décomposé la variance des résultats du modèle en variances partielles corrélée et non corrélée afin d’évaluer l’interdépendance des paramètres. Nos résultats montrent qu’en général, la capacité de rétention d’eau (teneur en eau du sol à −33 kPa) des 30 cm supérieurs du sol a le plus contribué (> 30 %) à l’estimation de l’incertitude liée au flux d’eau et à l’évapotranspiration. Les paramètres qui ont eu le plus d’effet sur la simulation de la teneur en nitrate du sol, de la minéralisation, de la dénitrification, du lessivage de nitrate et de l’absorption d’azote par les plantes étaient le coefficient de transition du réservoir d’humus rapide au réservoir intermédiaire, le rapport carbone/azote du réservoir d’humus rapide, la vitesse de décomposition de la matière organique dans le réservoir d’humus rapide et la capacité de rétention d’eau. La contribution corrélée à l’incertitude des résultats du modèle était inférieure à 10 % pour la série de paramètres étudiés. Les résultats de l’analyse ont été utilisés dans deux études de cas d’étalonnage afin de démontrer l’utilité de cette analyse de sensibilité globale pour réduire le risque de surparamétrisation et déterminer la position verticale des observations dont l’utilisation est la plus efficace comme cibles d’étalonnage du RZWQM lorsqu’on s’intéresse principalement aux estimations des flux d’eau.

Date de modification :