| Projet pilote de suivi des eaux résiduelles urbaines et de leur impact dans deux bassins au Brésil |
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MONITORING SATELLITAIRE - INTRODUCTION
Dans le cadre du projet MARU, l'Institut de Recherche pour le Développement (IRD) a été contractualisé pour réaliser les 2 prestations de services suivantes:
- Diagnostic des possibilités d’exploitation des images satellitaires pour renforcer le suivi de la qualité eau des milieux aquatiques
- Exploitation d'images satellitaires pour renforcer le suivi de la qualité eau des milieux aquatiques.
Les algorithmes de traitement en cours de développement par l’IRD/CNES ont été exploités sur ces 9 tuiles pour générer des valeurs sur 4 paramètres (turbidité, chlorophylle-a, solides en suspension, matière organique dissoute) à partir des images "Geotiff" disponibles sur une période de 28 mois (mai 2021/septembre 2023).
L’OiEau a ensuite intégré les plus de 6000 fichiers résultants à travers des processus automatisés de traitement et de valorisation des fichiers pour générer des informations utiles aux prises de décision en accord avec les bénéficiaires sous forme de:
- Cartes interactives pour une visualisation spatialle et temporelle par paramètre et par bassin, sur des zones sélectionnées par les bénéficiaires (voir exemple ci-dessous pour le réservoir de Salto Grande) ;
- Dashboards interactifs de stations virtuelles* identifiées par les agences bénéficiaires montrant l’évolution temporelle des paramètres.
Tuiles sélectionnées pour exploitation des images
*A propos des stations virtuelles, dans un premier temps, plus de 90 points ont été identifiés par les deux agences afin de faire un suivi dans le temps des 4 paramètres sur des localisations d'interêt. Ces points constituent autant de stations virtuelles pour lesquelles la valeur du paramètre est lue au niveau du pixel correspondant aux coordonnées du point. Dans un deuxième temps, des zones buffer de plus de 100 pixels ont été définies au niveau des stations virtuelles afin de faire une moyenne des valeurs des pixels autour du point et de prendre en compte les variations de valeurs entre les pixels proches. Les liens des deux dashboards avec la méthode de calcul des données avec un pixel unique et avec buffer sont accessibles via les images ci-dessous.
Exemple de cartes interactives produites pour le suivi de la chlorophylle dans le réservoir de Salto Grande, Americana
Dashboard interactif - Stations virtuelles de monitoring satellitaire - méthode buffer (vision globale)
Dashboard interactif - Stations virtuelles de monitoring satellitaire - méthode pixel unique (vision globale)
Les produits de visualisation des données pour chaque bassin seront visibles en cliquant sur les noms des bassins ci-dessous:
Définitions et unités des paramètres utilisés pour les couches:
- Turbidité (NTU, FTU) : cette variable est certainement la plus facile à surveiller par satellite. La mesure par satellite sera naturellement plus proche de la collecte sur le terrain. Les mesures conventionnelles de turbidité varient en fonction de la longueur d'onde utilisée, de l'angle de diffusion mesuré par la sonde in situ ou du traitement inhérent à chaque fabricant de sonde. Ces mesures conventionnelles sont étalonnées à partir de solutions de référence, comme la formazine, pour produire des estimations sur des échelles néphélométriques (NUT, FTU). Le modèle développé par Dogliotti et al. (2015) pour surveiller la turbidité des eaux turbides à partir d'images satellites a démontré une précision suffisante pour une utilisation opérationnelle et pour de larges plages de concentration. Il convient de noter que la turbidité permet de surveiller à la fois la présence de matières inorganiques (sédiments) et d'algues. L'échelle de valeur utilisée pour l'affichage de la couche dans les cartes suit la classification des cours d'eau établie par le CONAMA pour la turbidité (cf. tableau ci-dessous).
- Concentration en chlorophylle a (microgramme/l): cette variable est un indicateur de l'état trophique d'une masse d'eau par corrélation avec la biomasse des algues (phytoplancton), constituant ainsi un paramètre clé pour la surveillance de la qualité de l'eau. L'échelle de valeur utilisée pour l'affichage de la couche dans les cartes suit la classification des cours d'eau établie par le CONAMA pour la chlorophylle-a (cf. tableau ci-contre).
- Concentration des solides en suspension ou matière en suspension (mg/l): cette variable est généralement utilisée pour quantifier la présence de sédiments en suspension et pour estimer les taux d'érosion dans les bassins versants en amont des points d'échantillonnage ou pour mettre en relation les concentrations de nutriments qui sont transportés par les sédiments les plus fins.
- Matière organique dissoute (m-1): est un indicateur des processus biogéochimiques dans les écosystèmes. Il indique un stade avancé de dégradation de la matière organique dans les écosystèmes aquatiques ou terrestres d'un bassin versant local. La matière organique dissoute dans l'eau peut être le résultat de processus naturels (dégradation de la matière organique du sol) ou de processus anthropiques tels que la pollution ponctuelle (rejet d'eaux usées) ou diffuse (pollution agricole). La présence d'une substance organique dissoute dans une masse d'eau contrôle l'absorption de la lumière et est mesurée à l'aide de son coefficient d'absorption de la lumière dans la longueur d'onde bleue. Les données satellitaires permettent de surveiller la matière organique dissoute colorée (CDOM), qui est la fraction optiquement mesurable du carbone organique dissous (DOC).
