XtremQuality, le spatial pour détecter la qualité de l’eau

Publié le 28/02/2024

Pour appréhender une approche globale et efficace de l’eau, il convient de prendre en compte autant la quantité que la qualité des ressources disponibles. Seuls les principaux réservoirs étant instrumentés pour cela, le projet XtremQuality met au point une méthode pour suivre par satellite les milliers de petits plans d’eau français non renseignés.

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XtremQuality peut localiser les retenues d’eau aussi petites que 1 ha et renseigner leur qualité. © Copernicus Sentinel-2 Image / Traitement IRD

Avec un rôle central dans la préservation des écosystèmes et source de conflits d’usage, la ressource en eau devient un élément central des débats autour de la transition écologique.

Dans ce contexte, le projet XtremQuality, co-financé par le SCO et l’agence de l’eau Adour Garonne, s’annonce révolutionnaire. Piloté par l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) et le laboratoire Géosciences Environnement Toulouse (GET), avec les entreprises HETWA et Magellium, XTremQuality propose de fournir la cartographie de toutes les retenues d’eaux vis-à-vis de leur quantité et qualité à partir d’un hectare de surface. Ces retenues peuvent correspondre à des retenues collinaires, des gravières, des lacs naturels ou artificiels exploités pour différents usages.

Moins de 1 % des retenues d’eau françaises sont suivies par les pouvoirs publics. Le spatial peut contribuer à ce déficit d’information en fournissant des informations inédites sur les surfaces en eau de ces retenues mais aussi sur leur qualité à partir de variables observables par satellite (turbidité des eaux, présence d’algues) qui permettent de calculer des indices de vulnérabilité des masses d’eaux et des territoires.

Expérimentation dans le Sud-Ouest

Il existe plus de 6 000 lacs et retenues dans la région Sud-Ouest qu’il est impossible de suivre individuellement par des équipes de terrain. Le projet XTremQuality ambitionne de fournir des informations critiques sur l’état de ces retenues dans un contexte de changement climatique, notamment vis-à-vis des évènements extrêmes tels que les étiages (baisses de débit) sévères qui frappent de plus en plus la région.

En pratique, le projet fournira ainsi pour chaque pièce d’eau sa surface, sa turbidité ainsi que son contenu en chlorophylle-a à partir d’images satellites Sentinel-2. Ces données seront couplées avec des résultats issus de données de modélisation et climatiques pour proposer des indices de vulnérabilité. Ces indices permettront d’identifier comment l’eau des retenues se dégrade en présence d’étiages sévères mais aussi sur plusieurs années (effet cumulatif) et tout au long du cycle hydrologique.

« En fournissant des cartes fréquentes, il devient possible de mieux suivre l’impact des évènements de sécheresse au niveau d’un lac individuel mais aussi d’en déduire l’état du territoire en amont de chaque retenue. En effet, la qualité des eaux drainées par les sols du bassin versant local dans chaque retenue renseigne sur l’érosion des sols et les charges en nutriments mais aussi sur les pratiques d’irrigation ou la présence de pollutions. » Jean-Michel Martinez, spécialiste hydrologie pour l’IRD et pilote du projet.

La chaîne de traitement des données satellites est actuellement en cours de validation au laboratoire GET afin d’intégrer des images Sentinel-2 à 20 mètres de résolution et fournir des cartes sur les surfaces en eaux avec des indices de qualité des eaux, notamment la présence de microalgues à partir de l’estimation de la teneur en chlorophylle-a. Le principal défi technique consiste à étendre le fonctionnement de la chaine de traitement OBS2CO, disponible sur le portail Hydroweb, aux petites étendues d’eau.

▲ Cartes produites par le projet SCO XtremQuality à partir d’images Sentinel-2. Celles-ci montrent le contenu en chlorophylle-a, indicateur de la présence d’algues, de lacs de gravières et différentes retenues dans la région de Toulouse durant l’hiver (à gauche) et la fin de l’été (à droite) 2020. On voit que cette présence d’algues varie d’un lac à l’autre et au cours du temps. Ces observations, répétées dans le temps grâce aux données satellite, seront étendues à toute la région Sud-Ouest. © Copernicus Sentinel-2 Image /Traitement IRD

Ces données inédites, interprétées avec d’autres variables environnementales et climatiques par l’équipe projet, permettront d’en déduire des indices de vulnérabilité aux conditions climatiques tels que les épisodes de sécheresse.

Forts de ces avancées, les partenaires poursuivent avec enthousiasme. Tandis qu’HETWA, spécialiste des questions environnementales, lance une thèse sur les travaux XtremQuality, la société Magellium prépare le design de la future interface.

Enfin, si le projet prévoit de couvrir tout le sud-ouest de la France, il souhaite également transposer le système sur une large région agricole au Brésil, également confrontée à la problématique du stockage d’eau pour l’agriculture dans un contexte de sécheresses plus fréquentes.