Dataset Dev : Apr 2022 Update

Auteur : Eric Kessel

Après presque une année complète, l'équipe C1W a fait des progrès incroyables en rassemblant les ensembles de données à l'échelle nationale nécessaires pour construire les modèles HydorGeoSphere au cœur du projet C1W. Dans cette mise à jour, nous passons en revue certains des ensembles de données qui ont été développés à ce stade. Cliquez ici pour lire la précédente mise à jour sur le développement des jeux de données (décembre 2021).

La construction du modèle des eaux souterraines et de surface (GW-SW) est le premier des quatre principaux groupes de données pour C1W. Il s'agit des domaines HydroGeoSphere (qui délimitent les zones couvertes par chaque modèle à l'échelle du bassin), d'un modèle élévation-terrain (qui définit la topographie/l'élévation de la surface de chaque modèle), d'un modèle de bathymétrie des lacs (utilisé pour définir l'élévation de la surface de chaque modèle lorsqu'un grand lac est présent) et d'un réseau fluvial (pour délimiter les principales rivières/fluviaux). Ces quatre ensembles de données sont nécessaires pour les sept modèles à l'échelle du bassin et, ensemble, ils forment le modèle conceptuel C1W. Enfin, des maillages d'éléments finis sont en cours d'élaboration pour chaque région du modèle, ce qui permet à l'équipe de discrétiser le domaine et de commencer à attribuer des propriétés physiques et des conditions limites aux modèles, créant ainsi un jumeau numérique de chaque bassin hydrographique.

Domaines d'HydroGeoSphere (Figure 2)

Les limites des bassins versants du Réseau hydrographique national (RHN) ont été regroupées en 7 modèles principaux (Arctique, Baffin, Atlantique, Hudson, Mackenzie, Nelson, Pacifique). Certains modèles incluent également des parties du NHD (USA).

Modèle d'élévation et de terrain (Figure 3)

Il n'existe pas de MNE à couverture nationale disponible au Canada, et le modèle numérique d'élévation canadien (MNEC) est obsolète. C1W a donc développé un nouveau MNE homogène qui maximise l'utilisation de la couverture HRDEM du nord du Canada. Le MNS Copernicus a été utilisé pour combler les lacunes du MNEH et étendre sa couverture à l'Alaska. Le SRTM a été utilisé pour couvrir les zones situées au sud du N60° au Canada et aux États-Unis. Une fois harmonisé, le MNE C1W a été brûlé avec un modèle de bathymétrie lacustre afin de représenter au mieux le terrain réel sous les lacs. La bathymétrie des océans a également été incluse.

Modèle de bathymétrie du lac (Figure 4)

Les données bathymétriques des lacs sont limitées pour le Canada, en particulier dans les régions septentrionales. C'est pourquoi un modèle de bathymétrie des lacs a été construit et utilisé pour estimer la bathymétrie des grands lacs (>10 km2) dans le domaine du modèle C1W. Le modèle de bathymétrie des lacs C1W utilise une hiérarchie de la bathymétrie réelle et de la bathymétrie estimée des lacs.

Réseau fluvial (Figure 5)

Le réseau d'écoulement linéaire du RHN actuel (NLFLOW) ne dispose pas d'attributs d'ordre des cours d'eau pour le jeu de données à l'échelle nationale. C1W a donc traité le RHN pour ajouter l'ordre des cours d'eau de Strahler aux attributs, ce qui nous permet d'affiner le réseau de drainage à la résolution souhaitée pour HGS (≥4 et ≥5 Strahler pour la résolution de la maille fine et de la maille grossière, respectivement). Le National Hydrological Dataset (NHD) de l'USGS dispose d'un ordre des cours d'eau de Strahler pour le sud des États-Unis (NHDPlus), mais pas pour l'Alaska. Par conséquent, la NHD pour l'Alaska a également été traitée pour attribuer l'ordre de Strahler.

Maillage d'éléments finis (figure 6)

C1W will utilize two finite element (FEM) meshes for HGS for each model domain; a coarse and fine resolution FEM using ≥5 and ≥4 Strahler Order Streams, respectively. Anticipating 8 total nodal sheets in each model, the node count targets for a single 2D mesh sheet are <65,000 and <125,000 nodes for the coarse and fine resolution meshes, respectively. Coarse resolution meshes are already completed (Figure 6). Preliminary fine resolution meshes are currently being working on.

Figure 5. Réseau de cours d'eau d'ordre 5 et plus de Strahler pour l'Amérique du Nord, unifiant le NHN et le NHD traités (Alaska) avec le NHDPlus préexistant (USA).

Figure 2. Regroupement des bassins versants RHN et RHD pour les limites du modèle.

Figure 3. Troisième itération du MNE C1W utilisant Copernicus pour combler les artefacts dans le HRDEM arctique avec l'empreinte de la source de données illustrée par la couleur (à gauche) et brûlée avec le modèle de bathymétrie lacustre et jointe à la bathymétrie océanique (à droite). Notez que l'échelle des couleurs n'est pas linéaire afin d'exagérer les différences d'altitude dans cette figure.

Figure 4. Distribution des lacs de plus de 10 km2 avec un code couleur en fonction de la disponibilité des données (à gauche) et MNE C1W brûlé avec illustration de la bathymétrie des lacs, la profondeur des lacs étant mise en évidence en couleur et l'élévation du sol en niveaux de gris (à droite).

Figure 6. Mailles grossières avec des splines de Strahler d'ordre 5 et plus, coordonnées en couleur par bassins versants connectés (870 au total).