1. Characterization of SWOT Water Level Errors on Seine Reservoirs and La Bassée Gravel Pits: Impacts on Water Surface Energy Budget Modeling
- Author
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Charles Perrin, Zun Yin, Anthony Bernus, Karine Pétrus, Nicolas Flipo, Sylvain Biancamaria, Agnès Rivière, Damien Desroches, Alban de Lavenne, Thomas Verbeke, Anne Jost, Catherine Ottlé, Claire Pottier, Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Modélisation des Surfaces et Interfaces Continentales (MOSAIC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Hydrosystèmes continentaux anthropisés : ressources, risques, restauration (UR HYCAR), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL), Centre de Géosciences (GEOSCIENCES), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), This research was funded by the French Space Agency (Centre National d’Etudes Spatiales) through the TOSCA-SPAWET program in preparation for the SWOT space mission, CEA (Commissariat de l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives) is also acknowledged for funding part, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris)
- Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences ,Science ,0208 environmental biotechnology ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,radar altimetry ,Seine reservoirs ,SWOT errors ,[SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment ,SWOT analysis ,0105 earth and related environmental sciences ,Hydrology ,[SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere ,Observational error ,La Bassée gravel pits ,Sampling (statistics) ,FLake model ,6. Clean water ,020801 environmental engineering ,Water level ,Alluvial plain ,Ocean surface topography ,13. Climate action ,General Earth and Planetary Sciences ,Environmental science ,Scale (map) ,Surface water - Abstract
International audience; The Surface Water and Ocean Topography (SWOT) space mission will map surface area and water level changes in lakes at the global scale. Such new data are of great interest to better understand and model lake dynamics as well as to improve water management. In this study, we used the large-scale SWOT simulator developed at the French Space National Center (CNES) to estimate the expected measurement errors of the water level of different water bodies in France. These water bodies include five large reservoirs of the Seine River and numerous small gravel pits located in the Seine alluvial plain of La Bassée upstream of the city of Paris. The results show that the SWOT mission will allow to observe water levels with a precision of a few tens of centimeters (10 cm for the largest water reservoir (Orient), 23 km$^2$), even for the small gravel pits of size of a few hectares (standard deviation error lower than 0.25 m for water bodies larger than 6 ha). The benefit of the temporal sampling for water level monitoring is also highlighted on time series of pseudo-observations based on real measurements perturbed with the simulated noise errors. Then, the added value of these future data for the simulation of lake energy budgets is shown using the FLake lake model through sensitivity experiments. Results show that the SWOT data will help to model the surface temperature of the studied water bodies with a precision better than 0.5 K and the evaporation with an accuracy better than 0.2 mm/day. These large improvements compared to the errors obtained when a constant water level is prescribed (1.2 K and 0.6 mm/day) demonstrate the potential of SWOT for monitoring the lake energy budgets at global scale in addition to the other foreseen applications in operational reservoir management.
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- 2020
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