Tout cela reste vrai. Les vraies lacunes existent, et la reconstruction reste le bon outil pour les traiter.
Ce travail ne remet pas en cause la reconstruction géostatistique des données réellement absentes. Il traite d’un problème différent : celui des observations présentes mais incertaines, fréquentes en période hivernale. Avant de reconstruire une série, encore faut-il distinguer une absence d’observation d’une observation de faible qualité.
Reste alors une question, qui m’a longtemps occupé l’esprit : d’où viennent, au juste, ces trous de l’hiver ? En cherchant la réponse – avec une nouvelle génération de satellites et un autre regard sur les données –, j’ai découvert quelque chose qui a renversé ma façon de voir. Une bonne part de ces trous, ce n’est pas l’hiver qui les creuse. C’est nous.
D’un bord à l’autre de l’hiver : le satellite ne perd jamais le lac de vue – seule change la confiance à accorder à chaque mesure, que le niveau reconstruit porte avec lui.
Mesurer l’eau sans la toucher
Le principe tient en une image. Un satellite envoie vers le sol une onde radar et mesure le temps qu’elle met à revenir après avoir rebondi sur l’eau. Ce temps donne une distance, la distance donne l’altitude de la surface – à quelques centimètres près, depuis des centaines de kilomètres d’altitude. Survol après survol, on reconstitue la montée et la descente d’un plan d’eau, sa respiration au fil des saisons.
Longtemps, ces satellites n’ont vu qu’une mince ligne sous leur trajectoire : un lac situé à côté restait invisible, et d’innombrables réservoirs nordiques n’étaient jamais mesurés. Depuis fin 2022, un nouveau venu photographie des nappes d’eau entières sur une large bande de part et d’autre de sa route – le passage de la lampe de poche au projecteur. Pour un territoire semé de centaines de milliers de lacs et pauvre en stations au sol, c’est une révolution silencieuse.
Restait l’hiver. Cinq mois, parfois six, où l’eau se cache sous la glace. Et c’est là, précisément, que se logeait mon erreur.
Deux questions qui n’ont rien à voir
Voici la question que je posais : combien de mesures nous manque-t-il, et comment reconstruire ce qui n’a pas été vu ? C’est une question raisonnable – celle qu’on pose naturellement devant un trou. Elle a pourtant un défaut discret, mais fatal : elle suppose qu’il y a un trou.
Or, en examinant les survols de la nouvelle génération de satellites – celle qui voit large – au fil des saisons, j’ai buté sur une évidence qui contredisait toute ma manière de voir. En hiver, sur les sites que nous avons étudiés, ce satellite ne se tait pas : il passe presque aussi souvent qu’en été, et ramène presque autant de mesures. Le trou que je croyais inévitable n’était pas au rendez-vous.
Alors pourquoi les séries d’hiver étaient-elles si souvent vides ? La réponse, je ne l’attendais pas : parce qu’on écartait les mesures d’hiver, une à une, jugées trop douteuses pour être conservées.
Pourquoi douteuses ? Sur l’eau libre, lisse comme un miroir, l’onde radar rebondit proprement et revient nette. La glace, elle, n’a rien d’un miroir : la neige, la rugosité et l’état de surface modifient fortement le signal radar, qui revient affaibli et brouillé. La mesure existe toujours – mais elle est devenue floue. Sur le lac Saint-Jean, la puissance de l’écho renvoyé chute de plus de moitié sous la glace. Et à l’échelle de nos sites d’étude, l’incertitude d’une mesure devient près de trois fois plus grande qu'en eau libre
Devant cette incertitude, le réflexe était simple : jeter. Or jeter une mesure incertaine, ce n’est pas la même chose que ne pas l’avoir – c’est la transformer soi-même en mesure absente. Une bonne part du silence hivernal venait ainsi de nos propres choix de filtrage : nous écartions ce qui ne faisait que murmurer.
L’hiver n’est pas un silence à combler. C’est un bruit à travers lequel il faut apprendre à écouter.
Qu’on ne s’y trompe pas : ces filtres de qualité ne sont pas en cause. Ils répondent à un objectif précis et légitime – garantir qu’une mesure est instrumentalement valide. La question que je pose est simplement d’un autre ordre : que faire, ensuite, d’observations dont on sait la fiabilité limitée, mais connue ?
Le satellite ne cesse pas d’observer en hiver : c’est la fiabilité de ce qu’il voit qui s’effondre.
La bonne question n’était donc pas combien de mesures nous manque-t-il ? Mais à quelles mesures pouvons-nous faire confiance ?
D’où vient cette façon de penser
Que faire, alors, de mesures qu’on ne peut ni jeter ni croire les yeux fermés ? L’outil, vous le connaissez déjà : la géostatistique, cette discipline née dans les mines d’or dont je vous parlais le mois dernier. Ses méthodes probabilistes permettent d’estimer simultanément une valeur et son incertitude.
Mais là où je m’en servais, en juin, pour reconstruire un silence – deviner ce qui s’était passé pendant une véritable absence de mesures –, il s’agit ici de tout autre chose : peser une présence. Non plus combler un vide, mais accorder à chaque mesure bien réelle le poids exact que mérite sa fiabilité.
Reconstruire un silence → peser une présence
Les deux gestes ne se contredisent pas : ils occupent deux étages d’une même démarche. Devant n’importe quelle série de mesures, l’ordre est toujours le même.
Premier étage : l’observation existe et elle est fiable – on l’utilise. Deuxième étage : elle existe mais elle est incertaine – on la garde en la pondérant selon sa fiabilité. Troisième étage : elle est réellement absente – alors, et alors seulement, on la reconstruit.
La reconstruction ne disparaît donc jamais. Elle change simplement de rang : elle intervient après la qualification des observations, et non à sa place. Mon erreur n’avait pas été de reconstruire ; elle avait été de sauter le deuxième étage, en traitant comme une absence ce qui n’était qu’un murmure.
Que faire d’une observation : l’ordre des questions à se poser avant toute reconstruction.
Ne plus combler un vide, mais peser une confiance
Le déplacement paraît mince. Il change tout.
Tant que l’on croit à un trou, on cherche à le remplir : on interpole, on devine. Mais si la donnée n’a jamais manqué – le cas de l’hiver –, il n’y a plus rien à inventer. Non pas un verdict binaire, gardé ou jeté, mais une nuance : une mesure prise en eau libre parle fort, on l’écoute ; une mesure prise sous la glace parle bas, on la prend pour ce qu’elle vaut, sans la faire taire.
Deux façons de lire l’hiver : écarter les mesures incertaines, ou les garder en les pondérant.
Le gain n’a rien de théorique. En traitant toutes les observations sur un pied d’égalité, l’erreur sur les mesures les plus précises atteignait, dans notre étude, 69 centimètres. En laissant chaque mesure porter sa propre incertitude, elle tombe à huit centimètres – sans ajouter la moindre donnée. Traiter toutes les observations pareillement, c’est punir les meilleures.
Et là où la glace rend tout le monde incertain, l’estimation le dit franchement, en élargissant sa marge au lieu de faire semblant de savoir. Une réponse qui connaît ses propres limites vaut mieux qu’une certitude fabriquée.
Quand le peu vaut mieux que le beaucoup
Reste la découverte qui, je l’avoue, m’a le plus surpris – et qui heurte de front notre intuition la plus tenace. Nous croyons spontanément que plus une source fournit de mesures, plus elle compte : le nombre fait la force. Deux plans d’eau du Québec disent le contraire.
Sur la rivière Richelieu, au sud, le satellite a recueilli 139 observations. Sur le lac Saint-Jean, 17 – huit fois moins. On s’attendrait à ce qu’il pèse lourd sur la rivière bien couverte, et peu sur le lac. C’est exactement l’inverse : ses 17 mesures du lac pèsent plus dans l’estimation finale que ses 139 mesures de la rivière, et elles y réduisent l’incertitude deux fois plus.
Sur la rivière, l’information abonde déjà : chaque nouvelle observation répète en bonne partie ce que disent les autres. C’est un témoin de plus dans une foule qui raconte la même histoire. Sur le lac, chaque mesure fiable est un témoin rare, parfois le seul, et vaut alors de l’or.
Ce n’est pas la richesse d’une source qui fait sa valeur, mais ce qu’elle apporte que les autres n’apportaient pas.
Huit fois moins de mesures, et pourtant plus de poids : la quantité ne décide pas.
L’hiver, justement
On pourrait croire tout cela un peu théorique. Il n’en est rien – à condition de dire où l’enjeu se situe vraiment.
Un grand réservoir équipé d’un réseau de mesure au sol ne dépend pas du satellite : pour lui, une lacune hivernale dans la série satellitaire ne change pas grand-chose. C’est ailleurs que l’apport compte. Sur les innombrables plans d’eau éloignés et peu instrumentés, d’abord, là où le satellite est souvent le seul témoin. Et dans le temps long, ensuite : pour comparer les années entre elles, valider les modèles hydrologiques, suivre l’évolution des réserves d’eau. Une série trouée chaque hiver se compare mal d’une année à l’autre ; une série où l’hiver est éclairé, même d’une lumière incertaine mais honnête, redevient exploitable.
Et c’est en hiver que cette information est la plus rare, et la plus chère à obtenir autrement : relever un niveau sur un réservoir gelé et isolé n’a rien d’anodin. Récupérer ce que le satellite y voit déjà – au lieu de le jeter – c’est retrouver un peu de clarté là où elle manque le plus.
L’altimétrie hivernale en quatre temps : la mauvaise question et la bonne, le satellite qui regarde toujours, la qualité qui l’emporte sur la quantité, et quelques sites étudiés au Québec.
Au-delà de la glace
Ce qui vaut pour la glace vaut bien au-delà.
Le cadre que je décris ne connaît pas les satellites en particulier. Il accueille n’importe quelle source, pourvu qu’elle sache dire, avec chaque mesure, quel crédit on peut lui faire. Un relevé par drone, une jauge posée sur une rive, un capteur encore à inventer : chacun se joint au même concert, pesé selon sa fiabilité. Seule s’ajoute une voix de plus, avec son degré de confiance. C’est, au fond, une manière d’assembler des regards inégaux sur une même réalité sans jamais leur mentir sur ce qu’ils valent.
Il faut cependant se garder d’une illusion. On imagine volontiers qu’en combinant assez de missions satellitaires, on finira par ne plus rien ignorer – que l’accumulation des sources dissoudra l’incertitude. C’est l’inverse qui se produit. Plus les sources se multiplient, plus il devient difficile de savoir laquelle croire quand elles se contredisent, et plus la question de la confiance devient centrale. Fusionner des mesures ne fait pas disparaître leurs incertitudes : cela oblige à les regarder en face, ensemble. Le travail à venir ne consistera donc pas à ajouter des satellites, mais à savoir ce que vaut chacun d’eux, quand et où.
Et la leçon, au fond, déborde largement l’eau et la glace. Combien de « trous » dans nos données ne sont-ils pas de vrais vides, mais des signaux que nous n’avons pas su écouter ? Combien de fois confondons-nous l’absence d’information avec l’incertitude d’une information bien présente, seulement brouillée ? La distinction n’a rien d’anodin : on comble un silence en inventant, on traverse un bruit en écoutant mieux. Se tromper de diagnostic, c’est se condamner à reconstruire ce qu’il suffisait de déchiffrer.
La vraie découverte
Si l’on me demandait ce que j’ai trouvé, je ne répondrais pas : un meilleur algorithme pour recoller des mesures. Je répondrais : une meilleure question.
Longtemps, j’ai moi-même abordé l’hiver comme un problème de données manquantes – et bien des travaux, aujourd’hui encore, écartent d’emblée les observations d’hiver jugées douteuses. Devant un plan d’eau gelé, le réflexe est de compter : combien de satellites l’observent, combien de mesures nous manquent ? La question que je crois plus juste est d’une autre nature : à quelles observations peut-on se fier ?
Le premier réflexe compte des sources ; le second pèse des confiances.
Appliqué à l’hiver, le premier mène à combler des vides supposés ; le second, à ne reconnaître que rien ne manquait là – sauf la bonne façon de regarder ce qu’on avait déjà.
C’est peut-être cela, au fond, le progrès le plus difficile en recherche. On rêve toujours de trouver de meilleures réponses ; on oublie que la percée consiste parfois à s’apercevoir qu’on posait, depuis le début, la mauvaise question.
Ce qui a changé au fil de ce travail n’est pas l’instrument, mais la question posée.
L’hiver québécois m’a appris à écouter ce que j’avais déjà avant de me demander ce qui me manquait.
Note
Les données utilisées dans ce travail sont publiques : les mesures SWOT sont distribuées par la NASA, et les séries altimétriques historiques par la base DAHITI. Les propos exprimés dans cet article n’engagent que leur auteur et ne constituent la position d’aucun organisme.
Le Lac Saint-Jean, immense plaine glacée en hiver. – Source : Google Maps 
