Organisation spatiale observée de l'humidité du sol et sa relation avec les indices de terrain

Nous analysons le degré d'organisation spatiale de l'humidité du sol et la capacité des attributs du terrain à prédire cette organisation. Par organisation, nous entendons variation spatiale systématique ou motifs spatiaux cohérents. Nous utilisons 13 motifs spatiaux observés de l'humidité du sol, chacun basé sur plus de 500 mesures ponctuelles, provenant du bassin versant expérimental de Tarrawarra de 10,5 ha en Australie. Les motifs d'humidité du sol mesurés présentent un degré élevé d'organisation durant les périodes humides en raison de la redistribution latérale de l'eau à la surface et en sous-sol. Pendant les périodes sèches, il y a peu d'organisation spatiale. La forme de la fonction de distribution de l'humidité du sol change saisonnièrement et est influencée par la présence d'organisation spatiale. En général, elle est assez différente de la forme des fonctions de distribution de divers indices topographiques. Une analyse de corrélation a révélé que ln(a), où a est la surface spécifique en amont, était le meilleur prédicteur spatial univarié de l'humidité du sol pour les conditions humides et que l'indice de radiation potentielle était le meilleur durant les périodes sèches. Les combinaisons de ln(a) ou ln(a/tan(β)), où β est la pente de la surface, et l'indice de radiation solaire potentielle expliquent jusqu'à 61 % de la variation spatiale de l'humidité du sol durant les périodes humides et jusqu'à 22 % durant les périodes sèches. Ces combinaisons expliquaient la majorité de la composante organisée topographiquement de la variabilité spatiale de l'humidité du sol a posteriori. Une analyse d'échelle a indiqué que les indices représentant la convergence du terrain (tels que ln(a) ou ln(a/tan(β))) expliquent la variabilité à toutes les échelles, de 10 m à l'échelle du bassin versant, et que les indices représentant l'aspect de différentes pentes de collines (tels que l'indice de radiation solaire potentielle) expliquent la variabilité à des échelles allant de 80 m à l'échelle du bassin versant. Les implications de ces résultats sont discutées en termes de processus d'organisation et en termes d'utilisation des attributs du terrain dans la modélisation hydrologique et les études d'échelle. Une des principales limites au pouvoir prédictif des indices de terrain est le degré d'organisation spatiale présent dans le motif d'humidité du sol au moment de la prédiction.