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Produits de télédétection pour les eaux intérieures

Le Groupe Optique aquatique et télédétection de l’Institut national de recherche sur les eaux (INRE), avec le soutien du Programme de développement d’applications en observation de la Terre (PDAOT) et du Programme d’initiatives gouvernementales en observation de la Terre (IGOT) de l’Agence spatiale canadienne (ASC), a été responsable de la conception de produits de télédétection pour les eaux intérieures du Canada, pertinents au mandat d’Environnement Canada de protéger et de conserver les ressources des écosystèmes d’eau douce. Le groupe travaille à la conception, à la validation et à l’application de modèles et d’algorithmes en vue de permettre l’extraction de paramètres de qualité des eaux intérieures à partir des observations satellites de la couleur de celles-ci.

Télédétection de la qualité des eaux intérieures

Animation de compilations mensuelles MODIS de radiance ré-émise par les eaux au dessus des Grands Lacs.  Janvier 2003 à décembre 2007 | Crédit : Environment CanadaLes données provenant de capteurs satellisés multispectraux, comme le spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) de la NASA, de l’instrument à grand champ pour l’observation des mers (SeaWiFS) et du spectromètre imageur à résolution moyenne (MERIS) de l’Agence spatiale européenne ont été utilisées dans des études importantes des eaux intérieures du Canada. Les cartes de synthèse temporelle de la radiance spectrale ré-émisée par les eaux obtenues de capteurs comme ces derniers peuvent être interprétées pour ce qui est des changements dans la qualité de l’eau, illustrant les variabilités saisonnières et interannuelles d’épisodes d’eaux brillantes, comme les efflorescences importantes de phytoplanctons et la remise en suspension des sédiments du fond.

La technologie et la science sont maintenant en place à l’INRE afin de faire l’acquisition et le traitement de données de télédétection des couleurs de l’eau pour les eaux intérieures canadiennes en temps quasi réel, en vue de produire des instantanés quotidiens des conditions des eaux intérieures sur une base routinière pleinement automatisée. De tels produits fournissent une couverture synoptique importante des eaux intérieures canadiennes qui peut permettre de rehausser les capacités actuelles des réseaux terrestres de surveillance de la qualité de l’eau. Le groupe maintient des archives continues de l’imagerie du capteur aquatique MODIS-Aqua remontant à son lancement en 2002. Les données MODIS sur la couche supérieure de l’atmosphère proviennent des installations Internet sur la couleur de l’océan (Ocean Colour Web) du Goddard Space Flight Center de la NASA, en temps quasi réel, et sont traitées à l’INRE au moyen d’une combinaison du code SeaDAS (SeaWiFS Data Analysis System) de la NASA et de programmes conçus par l’INRE, afin de produire des cartes qui comprennent des compilations quotidiennes d’images de couleur réelle, une radiance ré-émisée par les eaux et la température des eaux de surface. Des exemples de ces produits sont présentés ci-dessous pour la région des Grands Lacs. En temps voulu, ils seront disponibles ici, y compris l’accès à l’ensemble des archives d’images.

Image Composee en couleur naturelle par MODIS

Image Composee en couleur naturelle par MODIS des Grands Lacs au 30 octobre 2008 | Crédit : Environment Canada

Radiance ré-émisée par les eaux MODIS à 551 nm

Compilations quotidiennes de la radiance ré-émisée par les eaux de MODIS sur les Grands Lacs au 30 octobre 2008 | Crédit : Environment Canada

Température des eaux de surface des lacs MODIS

Compilation quotidienne de la température des eaux de surface MODIS sur les Grands Lacs au 30 octobre 2008 | Crédit : Environment Canada

Cliquer sur les images pour des vues agrandies.

La radiance ré-émisée par les eaux à 551 nm (bande 12 de MODIS) illustre la quantité de lumière quittant la colonne d’eau dans la partie verte du spectre visible, qui est affectée par le niveau auquel les matières dissoutes et particulaires présentes dans la colonne d’eau absorbent et diffusent la lumière incidente, et peut être considérée comme un indicateur général de la clarté de l’eau. 

Le produit de température des eaux de surface MODIS provient d’un algorithme de fréquence kilométrique de la température des eaux de surface utilisant les bandes 31 et 32 de MODIS, à 11 et 12 μm respectivement.

Recherche sur l’optique aquatique

Déploiement de l’établissement de profil de l’INRE inhérent aux capteurs des qualités optiquesL’interprétation exacte de l’imagerie de la couleur de l’eau télédétectée dépend d’une compréhension exhaustive des procédés selon lesquels le matériel dissous et en suspension dans la colonne d’eau interagit avec le champ de la lumière incidente. Les levées sur le terrain sont réalisées au moyen d’une suite [d’instruments spectro-optiques de surface et sous-marins] afin de caractériser les qualités optiques (spécifiquement l’absorption et la rétrodiffusion) des paramètres de la coloration de l’eau, permettant le développement de modèles en vue d’extraire les produits sur la qualité de l’eau sur place et la couleur de l’eau télédétectée.

Produits sur la qualité de l’eau

Deployment of NWRI suite of above- and below-water spectrometers | Photo: George Dolanjski, Environment CanadaLes recherches en cours se poursuivent afin de concevoir et de valider des techniques d’extraction des produits propres à la qualité de l’eau, incluant la clarté de l’eau, les particules en suspension, la chlorophylle (comme indicateur de biomasse des algues), qui seront disponibles ici dans un avenir rapproché. Ces produits, provenant d’un ensemble de méthodes empiriques de modélisation inverse et de statistiques multidimensionnelles, sont utilisés dans les applications de surveillance à long terme axées sur les événements afin de donner un aperçu des domaines de recherches environnementales réalisées dans des échelles que l’on ne peut obtenir par des approches conventionnelles au sol.

 

Personnes-ressources

Le Groupe Optique aquatique et télédétection de l’INRE est dirigé par Robert Bukata , et comprend Caren Binding, John Jerome et Bill Booty.

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez communiquer avec Caren Binding, au 905-336-4721.