AttentionLacsOT : Télédétection des efflorescences algales
La fréquence des proliférations algales a augmenté dans de nombreux lacs du Canada. Les proliférations algales surviennent lorsque le phytoplancton (des organismes photosynthétiques, comme les plantes unicellulaires et les cyanobactéries) croît rapidement en raison de changements dans les conditions de l’eau. L’enrichissement excessif en nutriments (p. ex., le phosphore et l’azote) dans les lacs — un phénomène appelé « eutrophisation » — peut entraîner une croissance excessive du phytoplancton et une diminution de la qualité de l’eau. D’autres facteurs, comme la température de l’eau, la lumière du soleil et le mélange des vents jouent un rôle important dans l’apparition, la durée et la gravité des proliférations algales.
Les proliférations algales peuvent devenir une nuisance ou être potentiellement dommageables. Certaines cyanobactéries produisent des toxines qui posent un risque pour la santé humaine et animale. La décomposition des algues peut mener à des conditions hypoxiques (carence en oxygène). Les répercussions économiques des proliférations algales incluent l’épuisement potentiel des stocks de poissons, des pertes pour le secteur du tourisme et du loisir, ainsi que des exigences supplémentaires en matière de surveillance et de traitement de l’eau.
Afin de mieux surveiller les proliférations algales et de mieux comprendre les processus à l’origine de leur apparition, les scientifiques d’ECCC ont élaboré des méthodes de télédétection par satellite afin de les repérer à partir de l’espace. Grâce à des programmes comme l’Programme du bassin du lac Winnipeg, Plan scientifique du lac des Bois, et Protection des Grands Lacs, ces méthodes ont été utilisées pour en apprendre davantage sur trois lacs en particulier qui connaissent des proliférations algales annuelles souvent graves, à savoir le lac Érié, le lac Winnipeg et le lac des Bois.
Description longue
Image satellite en couleur réelle provenant de l’instrument multispectral (MSI) du satellite Sentinel-2 de l’Agence spatiale européenne et représentant une importante prolifération algale dans le lac des Bois le 26 août 2016.
La télédétection des proliférations algales dans les eaux intérieures est basée sur la mesure de la couleur de l’eau à l’aide de capteurs optiques semblables à des caméras montés à bord de satellites. Le phytoplancton (de même que d’autres particules et matières dissoutes dans l’eau) provoque des changements de la couleur de l’eau en absorbant et en diffusant différentes longueurs d’onde de la lumière. La chlorophylle a est le principal pigment contenu dans le phytoplancton qui intervient dans la photosynthèse. C’est la concentration de chlorophylle a qui est dérivée du signal de télédétection en tant qu’indicateur de la quantité totale de phytoplancton dans l’eau. Lorsqu’il est présent en quantité suffisante, le phytoplancton peut provoquer des changements spectaculaires de la couleur de l’eau et former des écumes visibles à la surface de l’eau. Bien que les proliférations puissent avoir de nombreuses apparences, les images ci-dessous montrent une transition typique d’une absence de prolifération à une prolifération grave.
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Représentation de l’évolution de la couleur d’un lac, allant de l’absence de prolifération (où l’eau peut sembler bleu foncé à bleu pâle) à une prolifération grave (où l’eau semble verte).
La télédétection nous permet de saisir des instantanés fréquents (plusieurs fois par semaine) des conditions de prolifération algale dans un lac en temps quasi réel (quelques heures après le passage du satellite), ce qui permet faire des observations qu’il est impossible de faire avec l’échantillonnage au sol seulement. Même si les satellites fournissent des observations presque tous les jours, des facteurs comme la couverture nuageuse peuvent réduire la fréquence des données exploitables. Pour combler les lacunes dans les données, nous utilisons une moyenne mobile de 14 jours des images quotidiennes afin d’obtenir une couverture entière du lac. Les algorithmes de traitement des images nous permettent d’établir des cartes de chlorophylle a et des indices quantitatifs de prolifération algale (c.-à-d. étendue, intensité, durée et gravité des proliférations) pour décrire les conditions de la prolifération dans chaque lac.
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Schéma décrivant la façon dont les indices de prolifération algale sont établis à partir de données satellites optiques provenant des capteurs satellites MERIS et OLCI de l’Agence spatiale européenne. Les algorithmes sont appliqués aux données satellites quotidiennes sur la couleur de l’eau afin de produire des cartes sur la concentration de chlorophylle a. Une carte sur la concentration moyenne de chlorophylle a sur 14 jours est produite quotidiennement pour obtenir une couverture complète du lac afin d’atténuer les effets de la perte de données causée par la couverture nuageuse et les images partielles. Les indices de prolifération algale sont tirés de l’imagerie moyenne sur 14 jours afin de décrire l’étendue, l’intensité, la gravité et la durée de la prolifération.
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