ADEUS

Le projet ADEUS a pour objectif d'étudier la distribution spatiale des concentrations en chlorophylle a, éléments traduisant l'eutrophisation. Appliqué au lac d'Aydat, il s’agira de comparer différentes sources permettant de cartographier la distribution spatiale du phytoplancton qui est très hétérogène à l’échelle d’un lac en différentes périodes : 1/ images multispectrales satellites (Sentinel 2) ; 2/ images multispectrales collectées par drone aérien; 3/ capteur chimique embarqué sur drone aquatique ; 4/ analyse multipoints des concentrations en chlorophylle a de l’eau. Ce projet permettra ainsi une évaluation globale et spatialisée de l’eutrophisation d’un lac, obtenue jusqu’à présent avec un seul point de mesure, et ainsi d’améliorer les indicateurs d’eutrophisation actuels. 

Un des problèmes actuels de la gestion du bassin versant du lac d’Aydat est de garantir la viabilité de la qualité de l’eau selon l’évolution du bassin (croissance des zones habitées, gestion des eaux pluviales et usées etc.). En effet, le lac d’Aydat présente un degré d’eutrophisation important dû aux activités agricoles et résidentielles environnantes. Cet état eutrophe engendre la prolifération excessive de cyanobactéries qui peut mener à interdire la baignade. De plus, les changements climatiques et l’urbanisation impactent directement la dynamique du phytoplancton en favorisant les espèces possédant des préférendums thermiques élevés, polluo-résistantes et potentiellement toxiques comme les cyanobactéries. Le défi actuel est de concilier l’équilibre écologique naturel des écosystèmes avec les pressions anthropiques associées.

L’objectif du projet ADEUS est de suivre l’évolution de l’eutrophisation du lac d’Aydat par une approche multi-sources : (i) images multispectrales satellites, (ii) images multispectrales drone (iii) mesures avec un capteur embarqué sur un drone aquatique, (iv) analyses chimiques de chlorophylle a (chlo-a) avec prélèvement in situ. Ces quatre modalités offrent en effet une forte complémentarité. Les images satellites apportent stabilité, qualité et continuité dans la délivrance des images multispectrales. Les images d’une même zone sont disponibles avec une récurrence de 5 à 6 jours avec les satellites Sentinel 2, mais avec une résolution relativement faible (20 m). Cette modalité est sensible à la présence d’une couverture nuageuse (images inexploitables). Les images fournies par un drone aérien sont réalisées sur des surfaces plus réduites, mais avec une très grande résolution (< 10 cm). Le drone peut intervenir à tout moment mais il est contraint également par certains aléas climatiques qui peuvent interdire la réalisation des vols (vent violent par exemple). La présence de chlo-a, détectée par les images satellites et drone aérien, peut ensuite être confirmée et quantifiée par des mesures indirectes sur le lac via l’utilisation d’une sonde fluoroprobe embarquée sur un drone aquatique quadrillant le lac. Cependant ces 3 modalités donnent des mesures indirectes de chlo-a. C’est pour cela qu’il est nécessaire de compléter notre analyse par des mesures directes de chlo-a (comme pratiquées lors des suivis de baignade) avec 20 prélèvements d’eau répartis sur le lac. Ces quatre modalités de mesure doivent permettre une surveillance adaptative en fonction du niveau d’eutrophisation : les images satellites en acquisition automatique avec une résolution spatiale faible et une approche par drone aérien et drone bateau lorsque les seuils de concentration de chlo-a sont dépassés. La 4ème modalité (mesure directe de chlo-a) servira de référence. La réalisation d’une bathymétrie multifaisceau du lac d’Aydat est ici nécessaire afin de relier les cartographies de chlo-a générées par le couplage satellite-drone-bateau avec la topologie du lac d’Aydat.

Les algorithmes du Maximum Peak-Height (MPH) et l'équation empirique de la concentration de chlo-a appliqués aux images satellites Sentinel 2 seront réutilisés et recalibrés dans le cadre d’images collectées par drone aérien pour détecter la concentration de chlo-a et évaluer le niveau d'eutrophisation du lac. Un premier stage, effectué l’an dernier, a permis le développement de codes informatiques permettant de faciliter l'importation des images satellites Sentinel 2 et la création d'un code pour calculer les indicateurs. Les résultats ont été analysés à l'aide de méthodes statistiques afin de mieux comprendre la distribution spatiale de l'eutrophisation à l’échelle du lac d'Aydat. Pour accéder à la concentration de chlo-a, les images satellites utilisent les bandes B4, B5 et B8A. Par soucis de comparaison, nous souhaitons acquérir des images multispectrales similaires avec le drone. En 2023, TSCF a fait l’acquisition du capteur multispectral RedEdge-P de MicaSense qui dispose de 5 bandes multispectrales permettant l’accès aux bandes B8A et une partie de B4. Dans le cadre de ce projet, nous souhaitons donc acquérir un capteur complémentaire : la caméra RedEdge-P bleue permettant d’avoir la partie manquante de B4 et d’accéder à B5. Cette caméra associée à la précédente (le capteur RedEdge-P dual) permettra donc de couvrir les bandes multispectrales B4, B5 et B8A des satellites Landsat 8/9 et Sentinel 2, ce qui ouvre la possibilité de réaliser une comparaison entre les résultats drones et satellites, ainsi que de réaliser des analyses multi-échelles. Pour les mesures par bateau, une sonde fluoroprobe sera utilisée en plusieurs points du lac. Des prélèvements d’eau seront réalisés en parallèle afin de mesurer chimiquement les concentrations en chlo-a (méthode similaire à celle utilisée pour la surveillance des baignades). Il est à noter qu’il est prévu 5 sorties bateau à coordonner avec le passage de Sentinel 2 avec le drone aérien et les prélèvements d’eau.