Apport des satellites Sentinel dans la surveillance des eaux terrestres.

L’hydrosphère se définit comme l’ensemble des eaux qu’il y a sur la planète. Cet ensemble inclut les lacs, les fleuves, les mers et les océans mais aussi les eaux sous les formes solides et gazeux. Respectivement les glaciers, les neiges et l’eau à l’état gazeux qui varie selon les périodes l’année. Outre cela, l’évapotranspiration, les précipitation et les ruissellements composent le cycle de l’eau.

Les pressions que l’homme exerce sur la planète modifie le système terrestre sur plusieurs aspects. En conséquence, cette modification par exemple a des répercussions sur le niveau des eaux, les bouleversements climatiques et d’autres aspects comme l’augmentation de la sécheresse ou les changements intempestifs de la pluviométrie.

L’Agence Spatiale Européenne (ESA) a mis au point plusieurs satellites dont Sentinel-2 et Sentienl-3. Ces deux engins spatiaux surveillent et suivent les changements qui s’opèrent au niveau de l’hydrosphère. En outre, les bandes spectrales de ces satellites sont orientées vers la gestion des ressources en eau à la surface de la terre. Cependant, il revient à ces satellites en mission de surveiller la qualité de l’eau. Cette surveillance implique l’état de santé de toute les composantes de l’eau y compris les températures.

Sentinel-3 a pour mission de collecter des données optiques et altimétrique sur les océans et continents. Le satellite embarque en orbite l’insturment OCLI doté de 21 bandes spectrales et de 4 capteurs. Ocean and Land Colour Instrument (OLCI); Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR); SAR Radar ALtimeter (SRAL) et Microwave Radiometer (MWR). Trois autres instruments complètent ces quatre autres pour augmenter la précision dans la collecte. Il s’agit de :

• DORIS : a Doppler Orbit Radio positioning system
• GNSS : a GPS receiver, providing precise orbit determination and tracking multiple satellites simultaneously
• LRR : to accurately locate the satellite in orbit using a Laser Retro-Reflector system.

Quelle est l’importance de la surveillance de la qualité de l’eau ?
Pour que l’eau soit considérée comme propre à la consommation humaine, et pour que l’eau contribue au bon fonctionnement des écosystèmes, ses conditions physiques, chimiques et biologiques doivent répondre à certaines exigences. La qualité de l’eau est mesurée par plusieurs facteurs tels que la concentration en oxygène dissous et en bactéries, la quantité de sel (ou salinité) et de matières en suspension dans l’eau (turbidité). Dans certains plans d’eau, la concentration d’algues microscopiques et les quantités de pesticides, d’herbicides, de métaux lourds et d’autres contaminants peuvent également être mesurées pour déterminer la qualité de l’eau. Malgré l’existence de méthodes scientifiques permettant d’évaluer la qualité de l’eau, il est toujours très difficile de dire si l’eau est « bonne » ou « mauvaise », c’est pourquoi la détermination de la qualité est faite en fonction de l’usage de l’eau ou du besoin.

Source : UN-Spider

Comment la qualité de l’eau est-elle surveillée de l’espace ?
L’eau possède des caractéristiques de réflectance spécifiques (mesurées pour différentes longueurs d’onde de la lumière, appelées spectre lumineux), basées sur les propriétés de diffusion et d’absorption de ses constituants optiquement actifs. Ces caractéristiques sont directement ou indirectement liées à des paramètres pertinents de la qualité de l’eau (indicateurs) tels que la turbidité et les matières en suspension, le phytoplancton et son principal pigment, la chlorophylle, les détritus, la salinité, le phosphore total (PT), la température, le pH et la matière organique colorée dissoute. Grâce à la connaissance de leurs caractéristiques optiques, il est possible de retrouver des valeurs quantitatives concernant la concentration de ces différents constituants de l’eau, en se basant uniquement sur la réflectance de la lumière mesurée par les capteurs satellites. Différents capteurs montés sur des satellites et d’autres plateformes, comme des avions, mesurent ainsi la quantité de rayonnements réfléchie par la surface de l’eau pour différentes longueurs d’onde.

Source : UN-Spider

Mesure de la quantité de matière en suspension dans l’eau (turbidité)
La turbidité de l’eau peut être mesurée par satellite et déterminée en mesurant la rétrodiffusion de la lumière entre 450 et 800 nm. Il s’agit d’un paramètre clé de la qualité de l’eau, qui est lié linéairement à la diffusion de la lumière par les particules organiques et inorganiques présentes dans l’eau. Elle est également liée au total de matières en suspension pour les valeurs de turbidité faibles à modérées. L’unité de mesure est l’Unité de Turbidité Formazine (FTU), qui est similaire à l’Unité de Turbidité Néphélométrique (NTU). Cette unité correspond à 0,0118/m de rétrodiffusion à 550nm.

Source : UN-Spider