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Notions fondamentales de télédétection

5.9.2 Couleur des océans et les concentrations de phytoplancton

Contexte général
L'analyse de la couleur de l'océan sert à déterminer la santé des océans en mesurant l'intensité de l'activité biologique par des moyens optiques. Le phytoplancton est une des pierres angulaires de la chaîne alimentaire mondiale. La chlorophylle, qui absorbe la lumière rouge (ce qui produit la couleur bleu-vert de l'océan), est considérée comme un bon indicateur de la santé de l'océan et de son niveau de productivité. La cartographie des patrons temporels et spatiaux de la couleur océanique à l'échelle régionale et l'échelle du globe a donné un aperçu des propriétés et des processus fondamentaux du biotope marin.

La cartographie et la compréhension des changements dans la couleur de l'océan peuvent aider à la gestion des réserves de poissons et d'autres formes de vies aquatiques, à la définition des quotas de récoltes, à la surveillance de la qualité de l'eau, et permettent l'identification de la pollution humaine et naturelle (telle que les fuites de pétrole et les floraisons d'algues) nuisibles à la pisciculture et à la production de fruits de mer.

En général, la production océanique semble être plus élevée dans les régions côtières à cause de la proximité des zones de résurgence des substances nutritives et des conditions de circulation favorables à l'accumulation de nourriture.

Pourquoi la télédétection?
Les données de télédétection peuvent offrir la perspective nécessaire à la cueillette d'information sur la surface océanique, à l'échelle régionale. Les données optiques permettent de localiser des cibles comme les sédiments en suspension et la matière organique dissoute, et elles peuvent faire la différence entre les floraisons d'algues et les nappes d'hydrocarbures. Les données RSO fournissent de l'information supplémentaire sur le courant, les vagues, et les éléments d'échelle moyenne qui permettent d'observer les tendances temporelles, surtout durant les périodes d'ennuagement quand les données optiques ne sont pas disponibles. Plusieurs entreprises de pêche commerciale et d'aquaculture utilisent cette information pour prédire la grosseur des prises et pour localiser les endroits à fortes concentrations de nourriture.

La télédétection offre une vue de la surface de l'océan, mais elle est limitée dans la quantité d'information qu'elle peut obtenir sur la colonne d'eau. Cependant, plusieurs applications sur la couleur de l'océan sont encore au stade du développement. On prévoit que le développement et l'envergure des applications s'amélioreront considérablement avec les récentes et prochaines missions effectuées par les capteurs de pointe.

Exigences des données
Les données multispectrales sont requises pour la mesure de la couleur océanique, et une couverture spatiale étendue offre une vue synoptique de la distribution et de la variabilité spatiale du phytoplancton, de la température de l'eau, et de la concentration de la matière en suspension. Les données hyperspectrales (recueillies dans plusieurs bandes étroites du visible et de l'infrarouge) permettent une meilleure précision dans la classification de la réponse spectrale des cibles. Des images mensuelles et saisonnières sont nécessaires pour la modélisation. Pour la pêche et l'aquaculture, l'information est requise sur une base journalière ou hebdomadaire.

Une nouvelle ère débute pour les capteurs de données sur la couleur océanique. Le CZCS (Coastal Zone Colour Scanner) à bord de NIMBUS-7 a recueilli des données couleurs entre 1978 et 1986. Par la suite, en 1996, l'Allemagne a lancé le MOS (Modular Opto-electronic Sensor) et le Japon à suivi avec le OCTS (Ocean Colour Thermal Sensor). Mentionnons également d'autres nouveaux capteurs : le SeaWiFs lancé en 1997 par la NASA, MERIS de l'ASE dont le lancement est prévu pour 1999, le MODIS de la NASA qui sera lancé en l'an 2000, le GLI du Japon prévu pour 1999, et le OCI de Taiwan dès 1998. Ces capteurs recueilleront des données sur la production primaire, sur la variabilité de la chlorophylle, et sur la température de la surface de la mer en utilisant des algorithmes avancés. Leurs bandes spectrales ont été conçues pour maximiser la réflectance de la cible et pour supporter des mesures quantitatives de propriétés biophysiques spécifiques. La plupart de ces capteurs offrent des perspectives régionales à faible résolution (500-1200 m) et un champ de vision très large.

Étude de cas
El Niño et la disparition du plancton
La compréhension de la dynamique de la circulation océanique joue un rôle important dans la prédiction des patrons climatiques mondiaux qui peuvent avoir des effets directs sur les productions de pêche et agricoles à l'échelle mondiale. La détection de l'arrivée du courant El Niño au large du Pérou est un exemple de la façon dont la télédétection peut être utilisée pour améliorer notre compréhension et la construction de modèles des patrons climatologiques à l'échelle du globe.

El Niño est un courant chaud qui apparaît au large du Pérou environ à tous les sept ans. Les substances nutritives dans l'océan sont associées aux zones de résurgence froides. L'arrivée d'un courant chaud comme El Niño, qui déplace le courant froid plus au large, cause des changements dans la migration des populations de poissons. En 1988, El Niño a causé la perte des réserves d'anchois près du Pérou. Le phénomène s'est par la suite déplacé vers le nord, ce qui a altéré les patrons climatiques régionaux et a créé un système météorologique instable. Les tempêtes qui s'en sont suivies ont poussé le jet-stream plus au nord, ce qui a bloqué le déplacement des précipitations continentales du Canada vers le centre des États-Unis. Les États américains centraux et de l'est ont été frappés par une sécheresse, ce qui a réduit la production agricole, et a augmenté le prix des produits alimentaires et des matières premières sur les marchés internationaux.