Les technologies d'observation satellite de la Terre participent à la protection des écosystèmes de carbone bleu

Cartographie nationale de la végétation aquatique submergée dans les zones côtières peu profondes de Suède, à l'aide d'images satellites

La végétation aquatique submergée (VAS) comme les forêts de kelp, les prairies de zostères et les parcelles de fucus figurent parmi les écosystèmes les plus productifs sur Terre. Ils jouent un rôle essentiel dans le maintien de la santé et de la fonction des écosystèmes aquatiques. Des données récentes suggèrent que la VAS est l'un des écosystèmes les plus efficaces en matière de capture de carbone bleu et de son stockage à long terme. Dans l'Union européenne, le suivi et l'évaluation de l'état des eaux marines sont des éléments clés de la directive habitats (DH), la directive-cadre sur l'eau (DCE) et la directive-cadre sur la stratégie pour le milieu marin (DCSMM). En outre, la bonne santé de la VAS est un indicateur d'un écosystème marin sain. Un outil de cartographie par satellite permet aux autorités suédoises de cartographier, de surveiller et d'évaluer plus facilement les changements survenant au niveau de la végétation côtière et des biotopes. Cela s'inscrit dans les efforts de la Suède pour protéger le milieu marin et permet au pays de se conformer aux exigences nationales et internationales en matière de suivi et d'élaboration de rapports.

Défi

Il est essentiel de maintenir à jour les connaissances sur l'abondance et la croissance de la VAS pour évaluer l'impact des mesures de gestion et de conservation, surveiller l'état de santé global du milieu marin, mesurer l'efficacité des stratégies liées au carbone bleu et contribuer à l'élaboration des budgets qui y sont consacrés.

Cependant, en raison de la nature hautement fragmentée de la VAS en fonction de la période (en raison de changements saisonniers) et de son emplacement (étant donné que la VAS est organisée en plusieurs plaques hétérogènes de communautés individuelles, dans des zones assez peu profondes), son suivi et sa cartographie sont un réel défi chronophage et complexe.

En Suède, la surveillance environnementale de la distribution spatiale de la VAS faisait défaut, en raison des problèmes liés à l'utilisation de méthodes traditionnelles déployées à petite échelle, non adaptées à des besoins de surveillance à grande échelle. Les méthodes traditionnelles telles que les observations sur le terrain sont limitées car elles ne couvrent que des zones restreintes, ont des coûts élevés et la collecte de données n'est pas systématique. Cela rend donc difficile la cartographie de la VAS de manière cohérente et exhaustive. En conséquence, les autorités suédoises étaient limitées dans leur capacité à comprendre pleinement les complexités des communautés côtières sous-marines et leur évolution dans le temps.

Solution

Avec une approche robuste et évolutive et en collaboration avec les autorités régionales et nationales suédoises, l'équipe de DHI a développé un outil de surveillance de la VAS pour contrôler son étendue et sa dynamique à grande échelle à travers le pays, de manière rentable et en temps opportun. Le projet comprenait toute la zone côtière peu profonde de la Suède, une région couvrant près de 50 000 km². La plateforme Web basée sur le cloud permet à des non-spécialistes de l'observation de la Terre d'utiliser des algorithmes avancés d'intelligence artificielle, ainsi que les données d'observatio de la Terre les plus récentes, pour établir sur demande une classification évolutive et détaillée de la VAS.

L'équipe a d'abord combiné l'imagerie satellite Copernicus Sentinel-2, de nouvelles techniques de machine learning et un traitement de données avancé pour créer le premier aperçu spatial de la distribution de la VAS à l’échelle nationale, en Suède. Un jeu de données d'entraînement construit avec plus de 30 000 polygones étiquetés manuellement a été utilisé pour élaborer le modèle de classification via lequel ont été cartographiés plus de 3 800 km² d'habitats sous-marins de toute la zone côtière peu profonde de la Suède.

Grâce à cet outil innovant, les autorités peuvent maintenant exécuter l’ensemble du processus de cartographie en quelques clics (de la sélection d’images adaptées, à la classification finale), en ajoutant de manière interactive des données d'entraînement pertinentes. Cette plateforme conviviale permet de cartographier la VAS à la demande, pour s'assurer que la qualité des données et la fréquence des mises à jour répondent aux besoins des autorités suédoises.

Les méthodologies et les résultats du projet sont décrits plus en détails dans l'article révisé suivant (en anglais) :Huber, Silvia. et al. (2021), Novel approach to large-scale monitoring of submerged aquatic vegetation: A nationwide example from Sweden. Integrated Environmental Assessment and Management.