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Modeling Surface Runoff and Water Fluxes over Contrasted Soils in the Pastoral Sahel : Evaluation of the ALMIP2 Land Surface Models over the Gourma Region in Mali

Authors :
Grippa, Manuela
Gal, Laetitia
Anderson, Martha
Ait-Mesbah, S.
Polcher, Jan
Balsamo, G.
Boussetta, S.
Dutra, Emanuel
Pappenberger, F.
Hain, Christopher
Boone, Aaron
Favot, F.
Guichard, F.
Kaptue, A.
Roujean, Jean-Louis
Cappelaere, Bernard
Demarty, Jérôme
Peugeot, Christophe
Séguis, L.
Velluet, C.
Chaffard, V.
Cohard, J. M.
Gascon, T.
Galle, S.
Hector, B.
Lebel, T.
Pellarin, T.
Richard, A.
Quantin, G.
Vischel, T.
Chan, E.
Verseghy, D.
Ducharne, Agnès
Magand, C.
Getirana, A.
Hiernaux, Pierre
Kergoat, Laurent
Mougin, Éric
Pierre, Caroline
Gusev, Y.
Nasonova, O.
Harris, P.
He, X.
Yorozu, K.
Kotsuki, S.
Tanaka, K.
Kim, H.
Oki, T.
Kumar, S.
Lo, M.-H.
Mahanama, S.
Maignan, F.
Ottlé, C.
Mamadou, O.
Shmakin, A.
Sokratov, V.
Turkov, D.
Working Group, Almip2
Géosciences Environnement Toulouse (GET)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
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)
United States Department of Agriculture
European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF)
Laboratoire de mesure du carbone 14 (LMC14 - UMS 2572)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE)
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)
Centre national de recherches météorologiques (CNRM)
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)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
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 -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Hydrosciences Montpellier (HSM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Structure et fonctionnement des systèmes hydriques continentaux (SISYPHE)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO)
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 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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Modélisation des Surfaces et Interfaces Continentales (MOSAIC)
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)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)
Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (CNRM-GAME)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
NASA Goddard Space Flight Center (GSFC)
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-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-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
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)
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)
Météo France-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-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 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)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Earth Systems Science Interdisciplinary Center
University of Maryland [College Park]
University of Maryland System-University of Maryland System
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
Source :
Journal of Hydrometeorology, Journal of Hydrometeorology, 2017, 18 (7), pp.1847-1866. ⟨10.1175/JHM-D-16-0170.1⟩, Journal of Hydrometeorology, American Meteorological Society, 2017, 18 (7), pp.1847-1866. ⟨10.1175/JHM-D-16-0170.1⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

Land surface processes play an important role in the West African monsoon variability. In addition, the evolution of hydrological systems in this region, and particularly the increase of surface water and runoff coefficients observed since the 1950s, has had a strong impact on water resources and on the occurrence of floods events. This study addresses results from phase 2 of the African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA) Land Surface Model Intercomparison Project (ALMIP2), carried out to evaluate the capability of different state-of-the-art land surface models to reproduce surface processes at the mesoscale. Evaluation of runoff and water fluxes over the Mali site is carried out through comparison with runoff estimations over endorheic watersheds as well as evapotranspiration (ET) measurements. Three remote-sensing-based ET products [ALEXI, MODIS, and Global Land Evaporation Amsterdam Model (GLEAM)] are also analyzed. It is found that, over deep sandy soils, surface runoff is generally overestimated, but the ALMIP2 multimodel mean reproduces in situ measurements of ET and water stress events rather well. However, ALMIP2 models are generally unable to distinguish among the two contrasted hydrological systems typical of the study area. Employing as input a soil map that explicitly represents shallow soils improves the representation of water fluxes for the models that can account for their representation. Shallow soils are shown to be also quite challenging for remote-sensing-based ET products, even if their effect on evaporative loss was captured by the diagnostic thermal-based ALEXI. A better representation of these soils, in soil databases, model parameterizations, and remote sensing algorithms, is fundamental to improve the estimation of water fluxes in this part of the Sahel.

Details

Language :
English
ISSN :
1525755X and 15257541
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Hydrometeorology, Journal of Hydrometeorology, 2017, 18 (7), pp.1847-1866. ⟨10.1175/JHM-D-16-0170.1⟩, Journal of Hydrometeorology, American Meteorological Society, 2017, 18 (7), pp.1847-1866. ⟨10.1175/JHM-D-16-0170.1⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....0c950c470f38d1e7c37977b58eb818e6