Comprendre les conséquences d’épisodes pluvieux intenses ou, au contraire, leur absence à l’échelle d’un bassin versant, est essentiel pour évaluer les risques de crues, de sécheresse ou tout simplement analyser le fonctionnement hydrologique du bassin versant. Cependant, de la pluie qui tombe, à l’eau qui s’écoule dans la rivière, si le lien de causalité peut sembler évident, la relation n’est pas directe. Un certain nombre de paramètres propres à chaque bassin versant entrent en compte et doivent être déterminés pour pouvoir estimer les débits. Chercheurs, gestionnaires et bureaux d’étude utilisent ainsi des modèles. Ces représentations simplifiées de la réalité, présentées sous forme d’équations mathématiques, puis formalisées sous forme de programme informatique, permettent de transformer les données récoltées sur les précipitations en estimation de débits. Il manquait cependant un outil fiable, rapide et utilisable par des non-experts en programmation. À Irstea, une équipe d’hydrologues a développé et mis à la disposition de tous le package airGR.

 

airGR, un logiciel prêt à l’emploi

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 Mettre à la disposition du plus grand nombre un outil fiable de transformation des précipitations en débit, voici comment pourrait se résumer le projet airGR.

« L’idée est partie du travail d’un post-doctorant, qui, devant la diversité des modèles utilisés dans l’équipe pour croiser les données, a développé un code plus synthétique et plus pratique. Très vite, l’équipe a été conquise par ce nouvel outil, et le développement s’est poursuivi avec le renfort d’un ingénieur expert en programmation informatique », explique Guillaume Thirel, hydrologue à Irstea.
 
Proposant plusieurs modèles hydrologiques fonctionnant à différentes échelles temporelles (heure, jour, mois ou année) et un modèle d’accumulation et de fonte de la neige, il permet d’obtenir en quelques secondes une reproduction réaliste des débits observés sur des bassins versants. Facile à installer, il n’exige qu’un jeu de données restreint sur le bassin versant étudié et ne requiert pas de données géologiques ou topographiques. Il peut ainsi être utilisé pour modéliser des bassins versants complexes (semi-arides, humides ou enneigés). Ne nécessitant qu’une faible expertise en codage, le logiciel est ainsi de plus en plus utilisé dans les modules d’enseignement (Université, écoles d’ingénieurs). Parallèlement, c’est aussi un outil librement appropriable par la communauté d’hydrologues familiers des techniques de codage :  

« Nous voulions un outil souple, dont le code et les modèles utilisés seraient facilement personnalisables par les utilisateurs. Il a alors été décidé qu’airGR serait un logiciel libre, utilisable par quiconque, à condition d’en citer les auteurs (licence GPL2) et développé en langage R. Très utilisé par les statisticiens et les data scientists , mais encore peu utilisé par les hydrologues, ce langage de programmation permet une très grande souplesse », explique Olivier Delaigue, qui maintient et développe airGR.  

 

Mis en ligne en 2015, l’outil a déjà plus de 1 000 téléchargements à son compteur, et une petite communauté d’utilisateurs (chercheurs français et internationaux, bureaux d’études) se construit. L’équipe continue d’améliorer l’outil, en le dotant de nouvelles fonctionnalités et en optimisant le code. Une version simplifiée et spécialement conçue pour l’enseignement sera ainsi présentée en avril lors de l’assemblée générale de l’European Geosciences Union, grand rendez-vous annuel des experts européens en géosciences et lors de laquelle les équipes d’Irstea seront largement représentées. Cette version, nommée airGRteaching, est conçue comme une addition au logiciel de base, et proposera une interface graphique.