Optimisation et SYNergie des données In situ et COuleur de l’eau pour l’étude de la dynamique biogéochimique des eaux côtières
Contexte et questions de recherche
Ce projet, financé par le CNES dans le cadre de ses projets TOSCA, s’inscrit dans le cadre général de l’étude de la dynamique biogéochimique du milieu côtier et de la réponse de ces écosystèmes face aux variations des conditions environnementales. Les zones côtières qui jouent un rôle primordial dans les cycles biogéochimiques océaniques sont soumises, notamment de par leur position d’interface entre les écosystèmes continentaux et océaniques, à une forte variabilité spatiale et temporelle à laquelle viennent se surimposer des variations liées à l’impact des changements environnementaux qu’ils soient d’origine naturelle et/ou anthropique. La caractérisation de la dynamique des zones côtières en réponse aux précédents forçages doit prendre en compte la forte hétérogénéité spatiale de ces écosystèmes ainsi que des processus intervenant à une diversité d’échelles temporelles (e.g. variations rapides en réponse à des évènements extrêmes, oscillations saisonnières, variations interannuelles). L’identification de l’impact des changements environnementaux sur les propriétés biogéochimiques des zones côtières représente actuellement une thématique scientifique majeure qui s’inscrit notamment dans un contexte de mise en place, à l’échelle européenne, de politiques environnementales de suivi de la qualité de ces masses d’eau particulièrement vulnérables (Directive Cadre sur l’Eau DCE, Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin, DCSMM).
Un tel suivi de la dynamique biogéochimique des eaux côtières françaises dans leur ensemble est rendue possible grâce à la mise en place au cours des deux dernières décennies de plusieurs réseaux nationaux d’observation in situ (e.g. SOMLIT, REPHY, MAGEST, COAST-HF..). Leurs diverses stations distribuées le long des différentes façades littorales permettent d’obtenir des informations sur les évolutions à long terme des propriétés physico-chimiques du milieu côtier à différentes fréquences (de l’échelle sub-horaire à l’échelle bimensuelle). Les informations fournies par les données acquises par les capteurs couleur de l’eau permettent quant à elles une description synoptique et en continu depuis fin 1997 des caractéristiques optiques et biogéochimiques des eaux côtières françaises avec désormais des séries multi-capteurs incluant des données radiométriques de qualité à différentes résolutions spatiales (de 20m à 1km). Ces différents outils d’observations permettent donc de suivre à de multiples échelles les variations spatio-temporelles de variables biogéochimiques clés, dont certaines sont communes aux différentes approches (e.g. Chla, MES/Turbidité, POC).
L’exploitation de ces informations, généralement effectuée de manière indépendante, doit cependant faire face à différentes limitations, qu’elles soient associées aux observations in situ (e.g. faible emprise spatiale : données localisées et nombre de stations limité au sein d’un même site ou le long du littoral) ou aux données satellitaires (e.g. incertitudes sur les produits, fréquence d’acquisition, couverture temporelle réduite). On comprend que ces limitations notamment en terme de couverture temporelle et/ou spatiale peuvent conduire à une vision parcellaire et potentiellement tronquée de la réponse des écosystèmes côtiers face aux variations environnementales. Ce projet vise à mettre à profit la complémentarité des données in situ issues des réseaux nationaux d’observation et celles dérivées des développements engagés par les différents acteurs de la thématique couleur de l’eau en côtier à l’échelle nationale pour apporter des éléments permettant de répondre à ces questions scientifiques générales :
- Quelle est l’évolution à long terme des caractéristiques biogéochimiques des écosystèmes côtiers français en réponse aux variations des conditions environnementales (évolution des oscillations saisonnières : caractéristiques phénologiques des efflorescence algales et tendances inter-annuelles) ?
- Quelle est la réponse des écosystèmes côtiers français face à l’impact d’évènements climatiques extrêmes (e.g. fortes pluies, tempêtes) ?
Contributions du LISIC
Les contributions du LISIC concernent principalement des apports méthodologiques pour le traitement des données satellitaires, en partenariat avec l’équipe « télédétection et hydrodynamique » du LOG (UMR 8187, Wimereux) :
- fusion de données Sentinel-2 et Sentinel-3, en vue d’obtenir de nouvelles séries temporelles d’images combinant la bonne résolution spatiale de Sentinel-2 et la bonne résolution spectrale de Sentinel-3 et étude de l’apport de cette fusion vis à vis des données in situ ;
- classification robuste à une classe des données satellitaires.
