Évaluation de l'algorithme OC5-PHYSAT avec données SENTINEL 3 haute-résolution sur le site de référence de Calvi

Depuis 2015, de nouvelles méthodes analytiques ont été prospectées par l’Ifremer et l'Université de Liège dans le cadre des projets MEDSAT et IC-MEDITS avec le support de l'Agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse puis de l'AFB pour spatialiser la composition des communautés phytoplanctoniques des eaux littorales méditerranéennes françaises. Elles sont basées sur l'utilisation de mesures HPLC hebdomadaires réalisées sur une station de référence couplées à des observations satellites journalières, elles-mêmes traitées par la combinaison successive de deux algorithmes d'analyse de la « couleur de l'eau » : OC5 et PHYSAT.

 

L'algorithme OC5 a été développé par l'Ifremer pour estimer les concentrations de chlorophylle-a totale à la surface des océans à partir de 5 bandes spectrales observées par le capteur couleur de l'eau de différents satellites (MODIS, SeaWiFS, OLCI) avec de bons résultats en zones côtières. Parallèlement, l'algorithme PHYSAT a été développé par l'Université de Lille, pour estimer la contribution des principaux groupes phytoplanctoniques dominants dans le signal satellite couleur de l'eau. Cette méthode empirique est basée sur la détection d'anomalies spectrales dans les réflectances à la surface de la mer, après soustraction de la composante principale due à la chlorophylle-a totale. Une bonne corrélation avec les mesures in situ a déjà été relevée dans l'océan global (Alvain et al., 2012) ainsi que sur tout le bassin méditerranéen (Navarro et al., 2014) pour les 4 groupes principaux : diatomées, cyanobactéries, haptophytes et toutes les autres espèces, regroupées par simplification dans la rubrique « autres nano-eucaryotes »

 

Pour la phase I de l'action Aquaref (2019-2020) Ifremer et l'Université de Liège ont testé et validé une version « locale » de cet algorithme avec des grilles d'observation de 5km x 5km, sur 3 sites méditerranéens en eaux claires : « Calvi Tête de canyon », « Marseille-Frioul » et « Banyuls-Sola » à partir des données satellitaires AQUA-MODIS de 2012 à 2018.

 

Pour la phase II (2021-2022), la validation a été étendue à deux nouveaux sites situés en eaux semi-turbides : Sète en Méditerranée, et Oléron en Atlantique / Golfe de Gascogne, pour les données MODIS disponibles de 2017 à 2020. Un test a également été effectué pour les sites de Calvi et Oléron avec des données SENTINEL3-OLCI moyennées à 1km de résolution, les données à 300 m n'étant alors pas encore disponibles.

 

Pour la phase III concernant le présent rapport, un nouveau test a été effectué avec des données satellitaires SENTINEL-OLCI à 300 mètres de résolution sur le site de référence de « Calvi-Tête de Canyon » pour l'année 2020. Les résultats obtenus ont été comparés avec ceux de MODIS et sont prometteurs. L'algorithme prototype a ensuite été transféré à la société d’ingénierie ACRI-ST pour être traduit en langage PythonTM et évaluer l'intérêt des différentes approches de classification : méthodes analytiques linéaires ou méthodes par apprentissage.