Impacts du changement climatique et résilience des écosystèmes (CCIER) (2019-2021)

Solutions d’observation de la Terre répondant aux problèmes d’érosion côtière, à leur impact sur les écosystèmes et aux risques pour les actifs d’infrastructure.

Classification des glaces

Ce projet développe et teste des outils innovants de traitement de données pour surveiller l’impact du changement climatique sur les écosystèmes marins, en particulier dans les zones côtières. Il fournit de nouveaux produits d’observation de la Terre (OT), y compris la cartographie à haute résolution des glaces côtières, qui seront intégrés à l’évaluation de la vulnérabilité des Canadiens vivant dans les zones côtières et utilisés pour la planification et la mise en œuvre des politiques.

Le projet « Solutions d’observation de la Terre pour résoudre les problèmes d’érosion côtière, leur impact sur les écosystèmes et les risques pour les actifs d’infrastructure » ​​a été inclus dans le portefeuille de projets Impacts des changements climatiques et résilience des écosystèmes (CCIER), soutenu par l’Agence spatiale canadienne (ASC).

Aperçu du projet

Les zones côtières abritent certains des écosystèmes les plus productifs de la planète. Par exemple, les herbiers marins et les marais salants comptent parmi les plus importants puits de carbone au monde et fournissent de nombreux services écosystémiques. Or, ces écosystèmes sont très sensibles aux changements environnementaux, qu’ils soient dus à l’activité humaine (infrastructures, exploitation des ressources, activités côtières, etc.) ou aux phénomènes liés au changement climatique. En effet, la diminution de la couverture de glace, l’élévation globale du niveau de la mer et la fréquence croissante des tempêtes aggravent les impacts de l’érosion côtière, qui est l’une des principales causes de la disparition d’écosystèmes côtiers de grande valeur. Dans le contexte du changement climatique,

La surveillance des habitats côtiers pour la prévention et la sécurité publique, la conservation des écosystèmes et d’autres objectifs socio-économiques nécessite des outils très réactifs qui peuvent surveiller le territoire à de grandes échelles spatiales, détecter les changements qui se produisent à différentes échelles de temps, tout en restant abordables. Bien que la collecte de données in situ puisse fournir des portraits détaillés des zones côtières avec des données de haute qualité, elle est coûteuse et difficile à réaliser à grande échelle, elle est donc principalement ponctuelle plutôt que récurrente et confinée à des zones spécifiques.

Dans ce contexte, la télédétection est un outil de choix. Les satellites d’observation de la Terre ont des fréquences de survol rapprochées et des capacités d’acquisition de données qui ouvrent un monde de possibilités pour la surveillance environnementale des zones côtières sur de vastes territoires. La télédétection peut ainsi fournir des informations physiques et biologiques continues à grande échelle qui, combinées à des mesures ponctuelles au sol dans des zones critiques ou vulnérables, peuvent entraîner une surveillance continue et en temps quasi réel des écosystèmes côtiers.

Objectifs

Ce projet vise à développer et tester des outils innovants pour suivre l’impact du changement climatique sur les zones côtières et évaluer leur vulnérabilité à l’érosion. Il fournit de nouvelles solutions d’OT aux utilisateurs finaux côtiers, y compris des cartes haute résolution de la glace côtière, du littoral, des écosystèmes et des sédiments en suspension. Ce projet représente la première étape dans la mise en place d’un système de surveillance efficace capable de fournir des informations actualisées sur la dynamique des zones côtières. Les nouveaux produits et outils d’OT, très recherchés à des fins de gestion et de prise de décision, profitent aux parties prenantes pour aider à atténuer les vulnérabilités dans le contexte du changement climatique.

L’objectif principal est de cartographier les impacts du changement climatique sur les écosystèmes côtiers et d’évaluer leur vulnérabilité à l’érosion côtière. Les objectifs spécifiques sont de :

  • Étudier et développer de nouvelles routines d’analyse de données d’OT pour la détection, la qualification et la quantification de la glace côtière (p. eaux pour évaluer l’érosion à partir des profils bathymétriques/topographiques transversaux et du déplacement transversal;
  • Développer une approche multi-capteurs (i) pour cartographier les écosystèmes marins côtiers basée sur l’apprentissage automatique et (ii) pour évaluer les concentrations de sédiments en suspension. Les matières en suspension influencent la turbidité de l’eau et la pénétration de la lumière, ce qui a un impact sur la santé des habitats marins;
  • Démontrer l’efficacité des solutions EO pour les utilisateurs finaux en produisant des séries chronologiques de produits de niveau 2.

Consortium

Ce projet est mené par ARCTUS Inc. (Rimouski, QC) en tant que maître d’œuvre, en étroite collaboration avec Hatfield Consultants (Vancouver, BC), la Chaire de recherche en géosciences côtières de l’Université du Québec à Rimouski (Rimouski, QC) et ARGANS Ltd. (Plymouth, Royaume-Uni).

Rivages et lignes d'eau

La ligne de flottaison est la transition instantanée entre la terre (ou la glace) et l’eau détectée par une méthode de segmentation, qui identifie les différences dans les paramètres physiques des caractéristiques d’un produit EO. Sa résolution spatiale est limitée à la taille en pixels de l’image initiale. La position de cette limite varie dans le temps avec le niveau de marée. Dans le cadre du projet Coastal change from space financé par l’ESA , nos partenaires d’Argans Ltd appliquent des corrections pour ajuster les lignes au profil de la plage et à une donnée de marée. Les lignes de rivage ajustées correspondent à une moyenne (ou valeur extrême) de l’élévation des marées.

Classification des glaces

Classification des glaces

La génération automatisée de produits de classification des glaces de mer est basée sur un algorithme d’apprentissage automatique utilisant des données SAR spatiales en bande C. Les variables environnementales (température, salinité, couverture de neige, etc.) et les caractéristiques de la glace telles que le stade de développement (ex. glace de première année), la forme (ex. floes, crêtes) et la concentration, affectent l’apparence de la glace de mer dans les images SAR . Les différentes caractéristiques de la glace produisent une variété de tons et de textures dans les images, permettant la classification de la terre, de la glace non consolidée, de la glace déformée et de l’eau libre lisse ou rugueuse.

Sédiments en suspension totaux

Les sédiments en suspension totaux (TSS) désignent les particules organiques (par exemple, les algues ou les matières en décomposition) ou inorganiques (par exemple, la boue) flottant ou dérivant dans la colonne d’eau. Les événements hydrodynamiques majeurs (ex. vagues, tempêtes) ou les débits fluviaux (ex. inondation, crue printanière) contribuent à l’augmentation des TSS dans les zones côtières. Un excès de sédiments en suspension peut nuire à la qualité de l’eau pour la vie aquatique, par exemple en augmentant la pollution par les nutriments et en empêchant la lumière de pénétrer dans la colonne d’eau. Pour surveiller les TSS dans les eaux côtières, un algorithme de récupération relie les mesures satellitaires (c’est-à-dire la réflectance de surface) à la concentration de TSS.

Classification des écosystèmes

L’imagerie satellitaire multispectrale contient suffisamment d’informations pour distinguer plusieurs types de végétation et cartographier différents habitats dans des eaux optiquement peu profondes (c’est-à-dire des eaux peu profondes et suffisamment claires pour permettre au satellite de détecter le fond). Les hautes et très hautes résolutions spatiales (c’est-à-dire <30 m de résolution de pixels) offrent une couverture et un temps de revisite suffisants pour surveiller les variations annuelles à décennales de la répartition de la végétation et les changements écosystémiques. Une méthode de classification supervisée pixel par pixel est utilisée pour classer les images Sentinel-2 et Landsat-8 sans nuage (< 10%) acquises à marée basse (<1m charts zero) pendant l’été et au début de l’automne (juillet-octobre). Les cartes de classification identifient les marais salés, la végétation submergée, le sable submergé et émergé et les eaux optiquement profondes.

Apprenez-en davantage sur nos solutions innovantes d’OT pour lutter contre les problèmes d’érosion côtière.

Plateforme de cartographie Web

Afin de promouvoir les données opérationnelles d’OT pour la gestion intégrée des zones côtières, nos produits sont publiés sur des cartes Web interactives spécialement conçues pour les utilisateurs finaux.
Cliquez ici pour accéder à la plateforme web (un compte est requis).
Cliquez ici pour remplir le formulaire d’inscription afin de créer un compte (veuillez prévoir jusqu’à 48 heures ouvrables).

Regardez la présentation de la plateforme faite par Arctus lors du webinaire CartoVista

Evolution côtière depuis l’espace – Séminaire et atelier en ligne

Regardez les présentations faites par Arctus, Argans et la Chaire de recherche en géosciences côtières (UQAR) en novembre 2020

ARCTUS – Une présentation vidéo de l'Agence spatiale canadienne