La restauration des zones humides, écosystèmes critiques, est vitale au regard des enjeux du changement climatique. L’expérimentation grandeur nature d’une dépoldérisation offre une occasion unique au projet EO4Wetlands de suivre cette restauration en s’appuyant sur la complémentarité entre les différentes longueurs d’ondes et échelles d’observation (in situ, drone et satellite).
Les zones humides font partie des écosystèmes critiques jouant un rôle majeur dans le contexte du changement climatique, la biodiversité et l'hydrologie. Les Journées mondiales des zones humides de 2017 ont particulièrement mis en évidence la façon dont les zones humides aident à faire face aux catastrophes telles que les inondations et les marées. Dans le cadre du projet Interreg de Polder2C’s, les expérimentations sur le polder du Living Lab Hedwige-Prosperpolder (LLHPP), à la frontière néerlando-belge, vont mener à la destruction partielle du site et à la restauration d'une zone humide. Il s'agit d'une occasion unique d’en suivre l'évolution dans un contexte maritime confronté à l'élévation du niveau des océans.
Ce suivi de la restauration d’une zone humide reposera sur l’utilisation conjointe et complémentaire des images Sentinel-1 (images radar), Sentinel-2 (images multispectrales) et Sentinel-3, MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), Landsat, ASTER and ECOSTRESS (images infrarouge thermique) ainsi que leurs complémentarités.
Cette variété de données satellitaires permettra de mieux estimer dans les zones humides :
- leur biomasse,
- leurs fonctions biogéochimiques et
- la teneur en eau dans la végétation et la zone critique.
Ces informations reposent sur
- la classification des données visibles et proche infrarouge via le NDVI (indice de végétation, Normalized Difference Vegetation Index) et/ou le NWDI (indice d’humidité, Normalized Difference Water Index) ;
- le suivi de la dynamique des zones humides due aux variations de la teneur en eau de la surface avec, par exemple, des données radar ;
- l'implémentation des données infrarouge thermique dans la classification existante comme les changements de la température de surface menant à l’estimation de la dynamique quotidienne des zones humides.
Dans le détail, les images Sentinel-2 permettront le développement d'une méthode de classification basée sur l'occupation du sol pour suivre l'évolution de la végétation à travers le temps et l'espace suite à la destruction de la digue. La nouvelle compréhension de l'évolution temporelle et spatiale de la végétation et de ses fonctions biogéochimiques fournira des informations qui pourront être appliquées à d'autres zones humides dans le monde. Le temps de revisite élevé au-dessus du polder par le capteur SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) à bord de Sentinel-3A et 3B (jour et nuit) permettra l'étude de l'évolution diurne de la température de surface. Ceci donnera des informations indirectes sur l'humidité du sol en surface. De plus, lors d'événements de crue et/ou de déferlement de la mer, l'évolution spatiale du front de mer pourra être délimitée grâce aux données de Sentinel-3 ou en utilisant une combinaison de Sentinel-1 et -3 en cas de conditions nuageuses. Pour finir, l'évolution spatiale de la végétation et de la température de surface permettra d'étudier les avantages et les inconvénients des méthodologies combinant les données satellitaires avec des images à très haute résolution spatiale obtenues avec des drones dans les spectres visible et infrarouge thermique. Afin de combler le fossé entre les échelles des drones et des satellites, nous nous appuierons sur 1) l'enregistrement in situ de la teneur en humidité et de la température de surface à des endroits spécifiques du polder LLHPP, afin de calibrer les données satellitaires et 2) l'utilisation d'ECOSTRESS à bord de l'ISS (résolution spatiale de 70 m) qui pourrait jouer un rôle de pont entre Sentinel-3 et l'enquête par drone dans l’infrarouge thermique.
Le projet vise à offrir un outil de surveillance du Living Lab Hedwige-Prosperpolder, qui rassemblera toutes les données obtenues à partir de capteurs in situ, de drones et de satellites, à la disposition des utilisateurs finaux. Le résultat opérationnel, basé sur la reconnaissance automatique, consistera en une vue synoptique des changements d'état de surface à différentes échelles spatiales et temporelles. L’outil viendra ainsi aider les utilisateurs finaux en charge des systèmes de défense contre les inondations à suivre les changements de végétation ainsi que la surveillance du front d'inondation potentiel en cas d'urgence. De plus, les anciennes bases de données satellitaires étant disponibles (depuis ~2016 pour Sentinels et les années 90 pour Landsat), des études historiques pourront être entreprises en tenant compte de l'impact passé et futur du changement climatique sur les zones humides.
L’équipe de recherche ENDSUM apporte sa compétence et son expérience dans l’acquisition et l’interprétation d’imagerie thermique à partir de drones et de mesures in situ (température, teneur en eau). Le Pôle Satellitaire apportera son expertise dans l’utilisation de l’imagerie satellitaire acquises dans différentes longueurs d’ondes et dans leur interprétation en tenant compte du contexte changeant de notre environnement.
- L’équipe ENDSUM de la Direction Territoriale Normandie-Centre
- Le Pôle Satellite de la Direction Territoriale Occitanie
- L'entreprise Geomatys
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