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Télédétection : les déserts vus de l'espace

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La dégradation des sols touche l'ensemble de la planète. 2006, année internationale des déserts et de la désertification, donne l'occasion de présenter les dernières avancées en matière de recherche ainsi que les actions mises en place pour tenter de contrecarrer ce problème.

Désert de l'Atacama au Chili

La télédétection spatiale permet l'étude et le suivi de sites à différentes échelles. Après validation sur terrains de référence, elle devient un outil essentiel d'étude de la surface terrestre. Dans un dossier thématique du Comité Scientifique Français de la Désertification, Richard Escadafal, chercheur à l'IRD et responsable de projet au Centre d'Etudes Spatiales de la Biosphère (CESBIO), explicite son utilisation pour le suivi de la désertification.

Les facteurs responsables de la dégradation des sols sont d'ordre naturel et anthropique. Le rôle de la télédétection est d'estimer ces facteurs à travers des indicateurs permettant d'évaluer l'extension de la désertification ou le risque potentiel pour une aire donnée. Une fois compris les processus qui caractérisent ce phénomène, il devient possible de mettre en place des politiques de prévention ou de sauvegarde des aires touchées. L'exemple du site de Menzel Habib, en Tunisie pré saharienne observé sur le terrain depuis 1970 et à partir de l'espace dans le cadre du projet CAMELEO ("Changes in Arid Mediterranean Ecosystems on the long term and Earth Observation") illustre bien les nouveaux champs d'étude qu'ouvrent ces technologies et les actions qui peuvent en découler.

La désertification est un processus typique de dégradation des sols dans les régions arides et semi-arides qui peut aboutir à un état de dégradation des terres irréversibles en l'espace d'une génération humaine (25 ans). C'est le résultat de nombreux processus liant causes anthropiques et naturelles.

Le suivi de la dynamique de désertification et sa modélisation, à partir des données de télédétection, permettent de proposer des indicateurs significatifs, comme le bilan de croissance des végétaux ou encore la consommation d'eau, avec pour objectifs l'alerte précoce, la conception de mesures de lutte et l'évaluation de leur efficacité. Pour être interprétées, les mesures physiques, obtenues sur des surfaces par télédétection, doivent être transformées en informations utilisables dans la formulation des indicateurs de désertification. Ces informations comprennent la rugosité des surfaces, l'albédo (la fraction d'énergie solaire renvoyée vers l'atmosphère), la température de surface (résultant des échanges d'énergie ayant lieu au-dessus et en-dessous de cette surface), la couverture végétale et l'humidité du sol (la quantité d'eau contenue dans les dix premiers centimètres du sol, liée à la température de surface).

À l'aide de la télédétection, la perte de qualité des terres peut ainsi être décelée indirectement. L'épuisement des sols par des méthodes de cultures inadaptées ou par surpâturage peut effectivement se traduire par des changements de couleur et/ou d'albédo. Il existe en Asie centrale des zones complètement transformées en croûtes salines : cet effet conjugué du drainage du sel dissous et d'une alimentation en eau qui ne compense plus l'évaporation s'observe très facilement par télédétection, avec une couleur blanche et un albédo fort.

Le site de Menzel Habib en Tunisie a été l'objet de nombreuses études dans le cadre de programmes sur la désertification en Afrique (UNESCO, ROSELT (Réseau d'Observatoires de Surveillance Ecologique à Long Terme)...). Plusieurs actions ont été mises en place dans cette région pour lutter contre l'avancée du désert : retenue du sable à l'aide de plantations d'arbres ou de barrières contre le vent et limitation des aires de pâturages. Des méthodes de surveillance par télédétection ont alors été testées et développées afin de suivre l'étendue et l'évolution dans le temps de l'avancée du désert comme de la restauration des écosystèmes dégradés. Ainsi, le projet CAMELEO a étudié une série de 27 images géoréférencées du satellite Landsat prises de 1972 à 2001 pour détecter les changements affectant la surface du sol en fonction du degré de désertification. Des relations entre les caractéristiques des sols et de la végétation et la réponse spectrale de ces surfaces mesurée par les capteurs optiques des satellites ont été établies.

L'analyse des images a révélé que les méthodes classiques de mesures utilisées ne permettent pas la surveillance des variations inter-annuelles de densité de végétation dans cette région. Le suivi par satellite, grâce aux variations de coloration, donne accès à l'état de dégradation des sols et des zones à risque. Il devient alors possible de repérer les zones fragilisées afin de tenter d'éviter l'aggravation de la dégradation des ressources.

Une campagne de mesures de réflectance a été menée sur le terrain afin d'établir une bibliothèque des propriétés optiques des principaux types de surfaces et de leurs composants (sols et plantes). L'albédo et la couleur, obtenus par les mesures de réflectance, sont utilisés pour suivre l'évolution de l'état des surfaces dans le temps et diagnostiquer les tendances. En utilisant les indices de brillance et de coloration pour les surfaces à faible couvert végétal, les chercheurs réalisent des synthèses cartographiques (chaque image est hiérarchisée selon un classement basé sur le type de sol et la densité du couvert végétal) de l'évolution du milieu : stabilité, dégradation ou amélioration.

Pour être validé, l'étude par satellite doit s'appuyer sur la connaissance des contextes écologiques. La multiplication des satellites (SPOT, ENVISAT, MODIS) et des capteurs augmente la densité et la diversité des informations acquises depuis l'espace. L'enjeu est d'exploiter au mieux cet ensemble pour une surveillance précise au meilleur coût, alimentant des systèmes d'alerte précoce, tels que ceux développés par l'Observatoire du Sahara et du Sahel, qui intéressent vraiment les gestionnaires des territoires concernés.

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