HIWET : Des images satellitaires pour suivre la végétation des zones humides

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#STEREO , #Webstory , #Eau , #Biodiversité , #Changements climatiques

Publié le 3 décembre 2020

Des écosystèmes plus que précieux

Les zones humides sont des écosystèmes cruciaux pour la vie sur Terre et donc pour l’homme. Directement ou indirectement, elles fournissent presque toute l’eau douce consommée dans le monde et sont le garde-manger de plus d’un milliard de personnes. Elles abritent plus de 40 % des espèces animales et végétales mondiales, dont de nombreuses espèces menacées. Outre cette richesse biologique, les zones humides remplissent de très nombreux et très précieux services écosystémiques. La valeur économique de ces services dépasse largement celle des écosystèmes terrestres.

Notre survie dépend du bon fonctionnement des écosystèmes. Les écosystèmes des zones humides font partie de notre patrimoine naturel et, à l’échelle mondiale, nous apportent chaque année, tout à fait gratuitement, des services qui valent des milliers de milliards de dollars. Parmi ces services, outre les fonctions de réservoirs de biodiversité et de production, on peut citer la maîtrise des crues, la recharge des eaux souterraines, la stabilisation du littoral et la protection contre les tempêtes, la rétention et l’exportation des sédiments et matières nutritives, l’épuration de l’eau, les valeurs culturelles, l’apport pour les loisirs et tourisme, l’atténuation des changements climatiques et l’adaptation.

Services écosystémiques des zones humides (www.ramsar.org)

Malgré leur importance, ces écosystèmes sont extrêmement menacés par les activités humaines. Le rapport 2018 de la Convention de Ramsar sur les zones humides établissait même qu’elles disparaissaient 3 fois plus vite que les forêts.


Comparaison d’une image APEX (résolution spatiale de 2 m) d’une partie du parc Biebrza acquise le 14 juillet 2015 en couleurs vraies (b) en fausses couleurs (d) et de la carte obtenue avec l’outil TREX représentant le LAI moyen pour juillet 2015 généré à partir d’images PROBA-V à 100 m de résolution et une carte de référence à 30m de résolution (c). En haut à droite, zoom d’une zone de 1 × 1 km avec quadrillage à 30 m (a).
Nos chercheurs au chevet de tourbières en Pologne

La surveillance de ces écosystèmes vulnérables est donc fondamentale pour pouvoir prendre les mesures nécessaires à leur conservation. Le projet STEREO HiWET (High-resolution modelling and monitoring of water and energy transfers in wetland ecosystems) s’est donc fixé comme objectif de développer des outils de surveillance efficace des écosystèmes de zones humides d'eau douce et d'évaluation de la santé des écosystèmes, basé sur des données de télédétection.

L’une des zones d’étude du projet est le parc national de Biebrza, situé au Nord-est de la Pologne. Il s’agit de l'une des zones humides les plus importantes d'Europe qui est souvent utilisée comme référence d’un écosystème relativement peu perturbé. Le fauchage et la coupe y sont considérés comme des outils de gestion appropriés pour la préservation des tourbières ; de par leur caractère non sélectif, ils permettent de gérer activement les menaces d'empiètement par les arbres. Malgré un suivi étroit de la part des autorités de gestion, la possession de terres dans le parc est complexe, avec environ 40 % des terres appartenant à des agriculteurs privés. Cette situation crée des conflits entre les différentes parties prenantes à propos des pratiques à appliquer entre gestion agricole et conservation des zones humides.


Végétation de zone humide dans le parc Biebrza en Pologne

Une bonne gestion du parc nécessite la mise à disposition d’informations objectives permettant de déterminer et surveiller l'état de la zone humide et de suivre le taux d'empiètement des arbres et le respect des pratiques de gestion.

Un indicateur fourni par les satellites

D'importants paramètres biophysiques de la végétation, tels que l'indice de surface foliaire (LAI : Leaf Area Index) et la biomasse aérienne, peuvent être dérivés de données satellitaires. Le LAI, défini comme le rapport entre la surface totale des feuilles projetée sur la surface au sol, est fortement corrélé avec la biomasse. Cet indice peut donc être utilisé comme un indicateur pour surveiller l'état de la végétation des zones humides. Mais il est nécessaire de disposer également d'informations sur la dynamique temporelle de la végétation et ce, à une résolution suffisamment élevée.

Le projet HiWET a permis de développer un outil qui facilite le traitement et la production semi-automatisés de cartes de l'indice de surface foliaire (LAI) basées sur l'imagerie PROBA-V. Les estimations du LAI obtenues par télédétection ont été validées par des mesures de terrain pour une série de parcelles de végétation de zones humides en utilisant un scanner portatif.


Validation des estimations de l'indice de surface foliaire à l'aide de l'instrument SS1 SunScan

Cet outil, appelé Open Source Tool for Raster Exploration (TREX), répond à l'un des objectifs importants du projet : développer des cartes thématiques (par exemple, LAI) avec une distribution spatiale et temporelle élevée de divers paramètres et fournir des informations utiles sur l'état du fonctionnement des écosystèmes à l’intention des décideurs, les agriculteurs et les scientifiques.

L'outil TREX est mis gratuitement à disposition de tous via la plateforme Github. Visitez la page STEREO toolbox pour découvrir tous les outils disponibles développés par nos chercheurs STEREO.

Plus d'infos

Projet HiWET (High-resolution modelling and monitoring of water and energy transfers in wetland ecosystems)

Les zones humides – l’écosystème le plus précieux du monde – disparaissent trois fois plus vite que les forêts, selon un nouveau rapport (Ramsar.org)

Services écosystémiques des zones humides (Ramsar.org)