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Suivi de l’évolution des herbiers de zostères de l’étang de Berre

Pour suivre au plus près l’évolution des herbiers de zostères de l’étang de Berre, le Gipreb prévoit dans le cadre de l’Observatoire du milieu, un suivi annuel sur 31 stations côtières et un suivi tri-annuel par combinaison de photographies satellitaires haute définition et de campagnes de vérités terrains.

Contexte

Situé à l’ouest de Marseille, l’étang de Berre est une des plus grandes lagunes méditerranéennes d'Europe (155km2) . En raison des différents forçages anthropiques (industries, centrale hydroélectrique, etc..), les herbiers de zostères (Zostera noltei et Zostera marina) qui recouvraient plus de 6 000 Ha en 1960, ont été réduits à 1.5 Ha en 2009. Depuis 2014, on assiste à une dynamique de progression de ces herbiers dans l’étang de Berre, en lien avec la diminution de l’eutrophisation observée depuis la mise en place des nouvelles modalités de rejets de la centrale hydroélectrique de Saint-Chamas en 2006.

Dans ce contexte, le suivi des herbiers est un enjeu fort pour la compréhension de la dynamique de restauration de l’étang de Berre. Ces herbiers jouent un rôle clé d’ingénieur d’écosystème et constituent des « hot-spots » de biodiversité. De plus, les zostères sont des espèces de référence au titre de l’indicateur Macrophyte de la Directive cadre sur l’eau pour lequel l’étang de Berre est classé mauvais et celui de Vaïne, moyen.

Image Sentinel 2 de l'Etang de Berre
Image satellite de l'étang de Berre - Sentinel-2 en avril 2018 (Source GIPREB)

La méthode / en pratique

Pour suivre au plus près l’évolution des herbiers de zostères de l’étang de Berre, le Gipreb prévoit dans le cadre de l’Observatoire du milieu, un suivi annuel sur 31 stations côtières et un suivi tri-annuel par combinaison de photographies satellitaires haute définition et campagne de vérités terrains. Ces campagnes tri-annuelles peuvent être complétées si besoin par l’exploitation des photographies satellitaires courantes de moindre résolution.

En 2017, une cartographie globale a été réalisée sur l’ensemble de l’étang de Berre en croisant différentes sources d’images avec des vérités terrains (en plongée). Ces sources d’images étaient: orthophotographies aériennes, orthophotographies hyperspectrales aéroportées, et orthophotographies satellites (PLEAIDES).

En 2018, puis 2019, des nouvelles cartographies ont pu être réalisées sur la base de données PLEAIDES et de vérités terrains réalisées en plongée. Elles ont permis entre autre de pouvoir évaluer l'impact de la crise écologique majeure subie par l'étang de Berre durant l'été-automne 2018.

Diversité des herbiers de zostères dans l'étang de Berre
Diversité des herbiers de zostères dans l'étang de Berre : Herbiers en bon état, ou avec macrophytes, ou épiphytés, ou avec faible densité (Source GIPREB)

 

En pratique

  • les demandes de programmation PLEIADES sont réalisées auprès de GEOSUD puis DINAMIS (voir fiche Comment accéder aux images SPOT6/7 et Pléiades ) sur une période de 2 à 3 mois au printemps (avril-juin). Le choix de la période du printemps s’explique par la nécessité d’avoir les herbiers les plus denses possibles, afin de pouvoir facilement les distinguer sur les orthophotographies.
  • Le déclenchement de l'acquisition est conditionné par plusieurs éléments : conditions météorologiques (vent nul ou faible, nébulosité nulle), conditions de transparence de l'eau dans l'étang de Berre (faible turbidité), et évidemment la disponibilité du satellite PLEIADES.
  • Lorsque l'acquisition est effectuée, les images sont exploitées sous le logiciel QGIS pour réaliser le contourage manuel des herbiers, en se basant sur l’expérience de l’opérateur et la connaissance du terrain pour distinguer les herbiers de zostères. La cartographie est ensuite validée à l'aide des données de "vérités-terrain" et des efforts conséquents sont réalisés sur les zones de doutes.
  • Pour l'année 2019, les polygones créés sous QGIS comportaient un attribut supplémentaire de "densité", afin de prendre en compte un taux de recouvrement de l'herbier. En effet, suite à la crise écologique de 2018, les herbiers présentaient des densités très variables suivant les secteurs géographiques. Ce ratio de densité est ensuite pris en compte pour calculer une surface de l’herbier « corrigée ». Cette valeur « corrigée » est ainsi plus réaliste que la surface couverte totale qui prend en compte les nombreux inter-mattes (zone sans herbier entre les taches) ainsi que la plus faible densité observée cette année par rapport aux années précédentes.

Les résultats

Alors que les herbiers de zostère ne recouvrait qu'environ 1.5Ha en 2009, puis 4Ha en 2014, la cartographie précise réalisée en 2017 a permis d'estimer une surface de 17.9Ha.

En 2018, il n'a pas été possible d'estimer la totalité de la surface des herbiers en raison d'un cliché partiel de l'étang.

En 2019, les herbiers ont été fortement impactés par la crise écologique de 2018, avec une perte estimée entre 40 et 60 %. La surface couverte est ainsi estimée à 7,2 ha en prenant en compte leur état de dégradation (densité faible). Les pertes sont différentes suivant les secteurs de l'étang: certaines zones présentent des pertes de l'ordre de 90% (Marettes)

Cartographie des herbiers de zostères sur la base d'images PLEIADES
Cartographie des herbiers de zostères sur la base d'images PLEIADES : Evolution des principaux herbiers de l'étang de Berre entre 2018 et 2019 (Source GIPREB)

 

Les avantages

  • L'avantage principal des orthophotographies satellite haute résolution est le moindre coût par rapport à une acquisition aéroportée.
  • Ces données peuvent être un outil efficace pour réaliser la cartographie d’herbiers sous-marin, à condition que l’ensemble des paramètres d'acquisition soit optimal (conditions météorologiques et transparence de l’eau). La disponibilité du satellite PLEIADES est en général assez efficace pour répondre à ces conditions mais pas toujours (expérience de 2018, due à une météo compliquée)

Les limites

  • La résolution de 2m ne permet pas forcément une cartographie très fine à l'échelle des taches d'herbiers.
  • En fonction des conditions de transparence de l'eau, le fond ne sera pas forcément visible. Si des herbiers profonds sont présents, ils seront difficilement détectables. Pour le moment, les herbiers sont présents au maximum à 2-3m de fond dans l'étang de Berre, et la méthode est suffisante.
  • Suivant la date du cliché, des macrophytes peuvent se mélanger aux herbiers de zostères, et des épiphytes peuvent également être accrochés. Ces conditions peuvent rendre difficile la distinction d'un herbier.

Les perspectives

Le suivi des herbiers de zostères dans l'étang de Berre se poursuivra chaque année en utilisant au moins cette méthode à partir d'orthophotographies satellites haute résolution et du contourage manuel.

A partir de 2020, il est envisagé de demander plusieurs clichés PLEIADES au cours de l'année entre printemps et automne afin de maximiser les chances d'obtenir une couverture totale de l'étang de Berre, de mieux distinguer les zones où macrophytes et zostères peuvent être mélangés, et éventuellement d'estimer une variation saisonnière. Sur d'autres lagunes où les herbiers sont plus grands, il serait envisageable d'exploiter également les données d'un satellite tel que Sentinel-2 (10m de résolution), dont la fréquence d'acquisition très élevée permet de répondre aux conditions d'acquisition évoquées ci-dessus.

Des bureaux d'étude développent des méthodes plus complexes de classification des fonds à partir de ce type de données satellites. Ces méthodes utilisent les récents développement du "machine learning" et nécessitent une importante base de données in situ. Le nombre de données terrain sur l'étang de Berre étant très conséquent, ces méthodes pourraient permettre d'améliorer et faciliter le contourage des herbiers, mais également de proposer une description plus complète du recouvrement des fonds (herbiers, algues rouges, algues vertes, sable, etc...)

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GIPREB Syndicat mixte - Vincent Faure