Les instruments satellitaires de couleur de l’océan sont utilisés pour caractériser les variabilités physiques, chimiques et biologiques des eaux océaniques, côtières et intérieures. Cependant, la perte massive et la grande incertitude des données de télédétection sur la réflectance rendent difficile la surveillance des eaux côtières et intérieures côtières.
La plupart des eaux côtières et intérieures sont généralement troubles; dans ces zones, la contribution de l’eau aux signaux de la haute atmosphère est élevée, suggérant la possibilité d’utiliser des produits de réflectance terrestre pour la surveillance de l’eau. Le produit de réflectance de surface du spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS) (R_land) a été utilisé pour surveiller la clarté de l’eau et les solides en suspension dans les eaux.
Récemment, un groupe de recherche dirigé par les Profs. Duan Hongtao et Ma Ronghua de l’Institut de géographie et de limnologie de Nanjing de l’Académie chinoise des sciences ont fourni une évaluation complète des performances des produits MODIS R_land par rapport à un ensemble de données optiques de terrain. L’ensemble de données contient 4 143 spectres de réflectance, 2 320 échantillons de chlorophylle-a et 1 467 échantillons de particules en suspension dans les eaux côtières et intérieures mondiales.
Ce travail a été publié dans Avis sur les sciences de la Terre.
« Malgré la facilité d’utilisation de ce produit et sa résolution spatiale plus élevée que les bandes océaniques MODIS, selon notre évaluation, R_land pourrait ne pas être une source de données optimale pour la surveillance des eaux intérieures et côtières », a déclaré le professeur Duan.
Les résultats ont montré que R_land surestimait la réflectance de télédétection, en particulier dans les bandes 469 nm et 859 nm. De plus, la réflectance terrestre a montré des surestimations évidentes par rapport aux produits de couleur de l’océan dérivés à l’aide du logiciel SeaDAS dans la mer de Chine orientale.
Les chercheurs ont également signalé des valeurs négatives notables et une inégalité dans l’imagerie R_land. R_land était fréquemment négatif dans les pixels recouverts d’écumes cyanobactériennes. « Les aspects négatifs et inégaux de R_land résultent peut-être de [an] mécanisme inadapté pour éliminer les aérosols en générant R_land au-dessus des eaux », a déclaré le professeur MA.
Les algorithmes existants n’ont pas estimé de manière satisfaisante la chlorophylle-a et les solides en suspension de R_land dans les eaux intérieures et côtières mondiales. Les modèles d’apprentissage automatique ont surpassé les algorithmes de pointe pour la récupération des particules en suspension dans les eaux turbides mondiales de R_land.
Cependant, tous les modèles, y compris les modèles d’apprentissage automatique, ne peuvent pas récupérer de la chlorophylle-a fiable à partir de R_land, en raison des informations spectrales limitées et de l’incertitude des produits R_land. Cela implique que R_land pourrait être en mesure de quantifier les paramètres étroitement liés aux solides en suspension (par exemple, la clarté de l’eau et les coefficients d’extinction) dans la plupart des eaux ; cependant, il est difficile de quantifier des pigments comme la chlorophylle-a.
« MODIS R_land ne contient pas suffisamment d’informations pour rendre ces algorithmes existants utilisables. Par conséquent, divers paramètres de couleur de l’eau de R_land sont difficiles à récupérer, à l’exception de plusieurs paramètres, tels que les particules en suspension, la turbidité et la clarté de l’eau », a déclaré le professeur Duan.
Plus d’information:
Zhigang Cao et al, Quels paramètres de couleur de l’eau pourraient être cartographiés à l’aide des produits de réflectance terrestre MODIS : une évaluation globale sur les eaux côtières et intérieures, Avis sur les sciences de la Terre (2022). DOI : 10.1016/j.earscirev.2022.104154