Des satellites pour suivre la qualité de l'eau des systèmes lacustres

Bienvenue sur le portail technique "eau et milieux aquatiques" de l'Agence française pour la biodiversité.

Des satellites pour suivre la qualité de l'eau des systèmes lacustres

L’utilisation d’images satellitaires pour surveiller différents paramètres de la qualité de l’eau est au centre de plusieurs études menées par l’Onema. Des recherches sont encore nécessaires pour développer des méthodologies, mais les premiers résultats sont prometteurs.

Des images satellitaires pour évaluer la qualité d’un petit plan d’eau ! Une idée un peu surprenante, mais qui devient de plus en plus réaliste. Les deux pôles de recherche et développement Onema-Irstea de Lyon et d’Aix-en-Provence, associés au Laboratoire d’océanographie de Villefranche, travaillent depuis 2013 à la conception de méthodes opérationnelles d’évaluation de la qualité des écosystèmes lacustres grâce aux images satellitaires. Ces dernières, désormais plus précises et plus facilement consultables, peuvent être un vrai support pour développer de nouveaux outils de surveillance. Grâce à ces photographies haute résolution, il est possible ou envisageable de suivre de nombreux paramètres physicochimiques et planctoniques d’un plan d’eau comme la température, la transparence, le marnage, la concentration en chlorophylle ou encore la turbidité. Ces données spatiales apporteront des connaissances complémentaires aux données ponctuelles de suivi in situ. Mais pour pouvoir estimer un paramètre à partir d’une image, il faut construire un modèle qui intègre des coefficients de variabilité et d’interprétation indispensables. L’élaboration de ces coefficients et d’une méthodologie opérationnelle est un objectif central du projet mené.

Les premières méthodologies conçues et appliquées

Objet d’une publication dans une revue scientifique en 2014, les premiers travaux portent sur la température. Une méthode développée par les chercheurs a été appliquée et validée sur le lac du Bimont à Aix-en-Provence et le plan d’eau de Treignac en Corrèze. Les résultats obtenus sont encourageants, avec une erreur de moins de 2 °C par rapport aux mesures de terrain. La méthodeest-elle exploitable pour l’ensemble des plans d’eau français ? Des tests doivent être réalisés, notamment dans les départements d’outre-mer et en zones montagneuses en raison de variations atmosphériques locales dont la plus complexe estimation brouille le signal lacustre enregistré par les satellites. Sur la retenue de Treignac, les potentialités de suivi du marnage ont également été testées en 2014. Les premiers résultats avec des images très haute résolution sont prometteurs puisqu’ils permettent de suivre les fluctuations de niveaux avec une erreur de 0,4 m environ. Mais pour estimer les variations verticales en fonction des variations horizontales, une connaissance de la morphologie des plans d’eau reste nécessaire et, pour cela, les méthodologies satellitaires vont être testées.

De nouvelles images satellitaires pour améliorer la surveillance

Pour les autres paramètres télédétectables, des travaux de recherche sont encore nécessaires pour définir les algorithmes, en utilisant désormais les images fournies par la constellation de 2 satellites Sentinel-2 en cours de déploiement depuis juin 2015. C’est le cas du projet TELQUEL (TELédétection de la QUalité Écologique des Lacs) porté en 2015 par l’Onema, Irstea et le laboratoire de Villefranche, et cofinancé par le Cnes et l’Onema. La résolution spatiale de Sentinel-2 (10 m), plus adaptée à la taille des plans d’eau continentaux, permet de suivre en effet les évolutions spatio-temporelles des concentrations en substances dites optiquement actives qui dépendent du niveau trophique des écosystèmes lacustres, comme la chlorophylle-a et la transparence, et qui contribuent à l’évaluation de l’état écologique des écosystèmes selon la Directive-cadre sur l’eau (DCE). Une fois les algorithmes biooptiques déterminés, le suivi de ces différents paramètres tous les 5 jours théoriquement, complétera les mesures in situ et devrait aider à la surveillance et à l’évaluation de la qualité de l’eau des plans d’eau.

Contacts :
pierre-alain.danis@onema.fr
thierry.tormos@onema.fr

Décembre 2015
Les temps forts 2014