Les satellites de couleur des océans fournissent des informations essentielles sur la qualité de l’eau et la dynamique des écosystèmes en estimant la chlorophylle, les matières en suspension et les matières organiques dissoutes. La correction atmosphérique, le processus de suppression de la diffusion et de l'absorption des signaux satellite, est au cœur de ces analyses.
Les algorithmes traditionnels supposent que les signaux infrarouges proches de l’eau de mer sont négligeables, une simplification qui échoue souvent dans les régions côtières troubles. Ce problème est aggravé par le fait que la plupart des modèles traitent l’absorption de l’eau de mer comme constante, négligeant la variabilité naturelle provoquée par les changements de température. De tels oublis peuvent fausser les produits de données utilisés pour la pêche, le suivi de la pollution et les études climatiques. En raison de ces problèmes, il existe un besoin urgent d’algorithmes prenant explicitement en compte la variabilité environnementale.
Des chercheurs de l'Université océanique de Chine et leurs collaborateurs signalent une avancée majeure dans la précision de la télédétection dans le Journal de télédétection. Leur étude introduit ACiter-T, un algorithme de correction atmosphérique amélioré qui intègre les effets de la température de l’eau de mer dans le traitement par satellite.
À l’aide de données simulées et de plus de 500 comparaisons satellite-in situ, l’équipe a démontré que la méthode ajustée en fonction de la température améliore considérablement les récupérations dans les eaux troubles et froides. Cette innovation renforce la fiabilité des systèmes mondiaux de surveillance de la couleur des océans.
L’équipe s’est concentrée sur un schéma de correction commun, l’ACiter itératif proche infrarouge. Bien que robuste dans de nombreuses conditions, ACiter suppose un coefficient d'absorption fixe pour l'eau de mer pure à 22 °C. Cette étude a révélé que des écarts par rapport à cette ligne de base, notamment supérieurs à ±10 °C, peuvent fausser les mesures de réflectance, en particulier dans les bandes spectrales bleues.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont créé ACiter-T, qui intègre des coefficients d'absorption ajustés en fonction de la température et dérivés de données de laboratoire et de terrain. Des tests utilisant des ensembles de données synthétiques sur une large gamme de températures de chlorophylle, de particules en suspension et d’eau ont montré que les erreurs de réflectance diminuaient systématiquement lorsque la température était prise en compte. Pour les eaux très troubles et froides, les différences moyennes en pourcentage absolu ont chuté de plus de 50 % par rapport à l’algorithme de référence.
La validation utilisant 528 correspondances provenant des sites de surveillance côtière AERONET-OC a confirmé ces améliorations. Sur le site belge MOW1, par exemple, les erreurs de réflectance de la bande bleue ont diminué de plus de 23 % à moins de 10 %. Cependant, dans les eaux moins troubles, les corrections de température n’ont fait que peu de différence, ce qui indique qu’ACiter-T a plus d’impact dans des conditions dynamiques et complexes. Ensemble, ces résultats mettent en évidence le rôle essentiel de la variabilité thermique dans l’élaboration des récupérations de couleurs des océans par satellite.
« Nos résultats démontrent que la température de l'eau de mer n'est pas seulement un facteur de fond mais un facteur clé de la précision des produits satellites sur la couleur des océans », a déclaré l'auteur principal Junwei Wang. « En affinant le processus de correction atmosphérique avec des paramètres sensibles à la température, nous pouvons améliorer considérablement la fiabilité des données utilisées pour surveiller les écosystèmes côtiers. Cela garantit que les décideurs politiques, les gestionnaires des pêcheries et les climatologues fondent leurs décisions sur des informations plus précises, en particulier dans les régions où les changements environnementaux sont les plus rapides et les plus impactants. »
L'algorithme ACiter-T représente une amélioration pratique pour les missions opérationnelles sur la couleur des océans, y compris celles menées par la NASA et d'autres agences. En corrigeant les changements optiques liés à la température, les satellites peuvent fournir des évaluations plus fiables des concentrations de chlorophylle, du transport des sédiments et de la qualité de l'eau dans les systèmes côtiers et estuariens. Cela a des applications directes pour l’aquaculture, la surveillance de la pollution et les stratégies d’adaptation au climat.
Au-delà des avantages immédiats, l’étude souligne l’importance d’incorporer des variables environnementales dynamiques dans les modèles d’observation de la Terre. De tels progrès seront essentiels à mesure que le réchauffement climatique augmente la variabilité de la température de l’eau de mer, remettant en question les cadres actuels de télédétection.
