Qualité des eaux côtières du Sud du Golfe de Gascogne par télédétection spatiale : méthodologie de détermination et de quantification de substances particulaires et dissoutes

Caroline Petus

Description

Sous la direction de Jean-Marie Froidefond
Thèse soutenue le 18 décembre 2009: Bordeaux 1
Les eaux côtières du Sud du Golfe de Gascogne sont soumises à l’expulsion d’un panache fluvial au niveau de l’estuaire de l’Adour. Ces eaux douces peuvent entrainer de fortes variations des concentrations en matières minérales en suspension (MSM, en mg,l-1), en chlorophylle- a (Chla, en mg,m-3) et en matière organiques dissoutes colorées (MODC, en mg,l-1) contenues dans les eaux côtières. En modifiant la transparence de l’eau et en charriant des nutriments et des bactéries, elles peuvent affecter la productivité biologique et avoir un impact significatif sur la santé humaine. Notre étude a pour but de développer des algorithmes empiriques et de tester l’efficacité des images MODIS-Aqua pour la cartographie des substances particulaires et dissoutes contenues dans les eaux côtières soumises à l'influence du panache de l'Adour. Dans cet objectif, deux missions océanographiques ont été réalisées afin de mesurer simultanément les MSM, la turbidité (en NTU), la Chla et les MODC et la réflectance de télédétection de l’eau in-situ. Deux algorithmes empiriques opérationnels pour la quantification des matières minérales en suspension et de la turbidité ont été développés. Une automatisation du traitement des images MODIS-Aqua déjà corrigées des effets atmosphériques et à la résolution de 250 mètres (produit MYD09GQ) a été réalisée. Ce système opérationnel a permis de cartographier les concentrations en sédiments en suspension contenus dans le panache sur 246 jours, entre 2006 et 2009. La première étude à grande échelle spatiale et temporelle de la dynamique hydro-sédimentaire du panache de l'Adour a ainsi pu être réalisée. Finalement, plusieurs algorithmes ont été proposés pour la quantification des concentrations en chlorophylle-a dans le sud du Golfe de Gascogne. Ces relations empiriques devront être testées sur de nouvelles mesures in-situ afin de préciser leurs limites de validité. Notre étude montre l’apport de l’imagerie satellitaire MODIS pour la surveillance du panache de l'Adour. A plus long terme, un système efficace de surveillance de la qualité des eaux côtières de la côte Aquitaine pourrait être envisagé.
-Télédétection
-Qualité des eaux côtières
-Matières organiques dissoutes colorées
-Matières en suspension minérales
-Adour
The southern Bay of Biscay coastal waters are under the direct influence of the freshwater plume from the Adour estuary. The river outflow leads to a strong variability in the concentration of mineral suspended matters (MSM in mg l-1), chlorophyll-a (Chla, mg, m-3) and colored dissolved organic matters (CDOM in mg l-1) contained in coastal waters. By changing the transparency of the water and carrying nutrients and bacteria, they may affect biological productivity and have a significant impact on human health. Our study aims to develop empirical algorithms and test the efficiency of MODIS-Aqua imagery to map particulate and dissolved substances contained in coastal waters under the influence of the Adour plume. In this aim, two oceanographic missions were carried out to measure simultaneously the MSM, turbidity, Chla and CDOM and the remote sensing reflectance of water. Two empirical operational algorithms for quantification of suspended mineral matters and turbidity have been developed. An automated processing of atmospherically-corrected MODIS-Aqua-250m product (MYD09GQ product) was performed. This operating system has been used to map the concentrations of suspended sediment content in the plume at 246 days between 2006 and 2009. Thus, the first study at large spatial and temporal scale of the Adour plume dynamics has been achieved. Finally, several algorithms have been proposed in order to quantify the concentrations of chlorophyll-a in the southern Bay of Biscay. These empirical relations must be tested on new in-situ measurements to clarify their validity limits. Our study shows the contribution of the MODIS satellite imagery to monitor the Adour plume. In future, an effective monitoring system of Aquitaine coastal water quality could be considered.
-Remote sensing
-Coastal waters quality
-Dissolved organic matters
-Mineral suspended matters
-Adour
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13943/document

Sujets

• Télédétection

Informations

• Publié par: Thesee
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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 59 Mo

Extrait

N° d'ordre : 3943

THÈSE

Présentée à

L'UNIVERSITÉ BORDEAUX I

École Doctorale des Sciences et Environnements

ellePar M Caroline PETUS

Pour obtenir le grade de

DOCTEUR

Spécialité : PHYSIQUE DE L'ENVIRONNEMENT


QUALITE DES EAUX COTIERES DU SUD DU GOLFE DE
GASCOGNE PAR TELEDETECTION SPATIALE
Méthodologie de détermination et de quantification de substances
particulaires et dissoutes


Soutenue le 18 décembre 2009

Après avis de :

M. Jean Paul Deroin, Professeur, Université de Reims Champagne-Ardenne Rapporteur
M. Sylvain Ouillon, Directeur de recherche IRD, LEGOS Toulouse Rapporteur

Devant la commission d’examen formée de :

M. Gérard Blanc, Professeur, Université Bordeaux 1 Examinateur
M. Guillem Chust, Chercheur, AZTI Sukarrieta Examinateur
M. Christian Germain, Professeur, ENITAB Examinateur
M. Daniel Villessot, Directeur scientifique, Lyonnaise des Eaux Examinateur
meM Séverine Jacquet, Chercheur, Lyonnaise des eaux Directeur de thèse
M. Jean-Marie Froidefond, Chargé de recherche CNRS, Université bordeaux 1 Directeur de thèse

− 2009 -




























La thèse, c'est un peu comme un long périple en bateau, cap vers l'inconnu. Le voyage
commence avec motivation et excitation, puis il y a les vagues, les creux et les premières
tempêtes où le navire prend l'eau... On se prend parfois les pieds dans les filets, on doute, on
se trompe de direction... Au détour d'une route, on fait souvent de belles rencontres et parfois
aussi nos chemins croisent quelques «pirates» de la science! Malgré tout, nombreux sont les
rayons de soleil éclairant le parcours, et finalement, lorsqu'on touche enfin au but et que l'on
se retourne sur les trois années passées, on en ressort grandi et la tête pleine de beaux
souvenirs! Je viens d'accoster en terre ferme et je tiens à remercier l'ensemble des personnes
qui m'ont permis, de près ou de loin, de mener ma barque jusqu'au bout!
Mes remerciements vont dans un premier temps à mes encadrants : Séverine Jacquet et
Jean-Marie Froidefond. Cette thèse n'aurait pas pu voir le jour sans les moyens qu'ils m'ont
accordés, leur confiance et la totale liberté qu'ils m'ont laissé au cours de ces trois ans. Un
grand merci également à l'ensemble des membres de mon Jury, pour leurs remarques, leurs
conseils, leur intérêt et leur dynamisme au cours de la soutenance. Merci à Sylvain Ouillon et
Jean-Paul DEROIN d'avoir accepté d'être rapporteurs de ces travaux, à Gérard Blanc,
directeur de ce Jury, et à Guillem Chust, Daniel Villessot et Christian Germain qui ont
rapporté cette thèse.
Mes premières ébauches scientifiques ont eu lieu entre Paris et la Colombie, au cours de
mon stage de Master 2. Je tiens sincèrement à remercier Yves-François Thomas de m'avoir
permis de réaliser cette belle expérience qui m'a profondément marquée. Un énorme merci
pour votre gentillesse, votre disponibilité et les conseils que vous avez su me donner tout en
me laissant une grande liberté. J'ai pu, grâce à vous, découvrir la science «que j'aime», une
science appliquée à des problématiques concrètes, utiles et sans se prendre au sérieux. Un
grand merci également à Carolina pour son accueil et pour m'avoir fait découvrir son pays et
également à tous ceux que j'ai pu croiser à INVEMAR pour leur gentillesse et leur bonne
rhumeur! Tous mes remerciements également à M Castaing qui m'a pris sous son aile lors de
mon retour en France et qui m'a permis de terminer mon travail dans les meilleures
conditions. Merci pour votre aide, vos conseils et votre franchise, tout au long de mes années
d'études à Bordeaux.
Je souhaite également remercier les membres de mon comité de thèse pour leur soutien et
leur disponibilité au cours de ces trois ans. Tout d'abord, un très grand merci à Francis Gohin
qui a toujours été intéressé et enthousiaste au sujet de mes travaux, qui m'a fait confiance et
grâce à qui j'ai maintenant un CDD à l'Ifremer. Merci à Guillem Chust de m'avoir initiée aux
statistiques, pour sa gentillesse et pour les missions en mer partagées. Enfin, merci à Denis
Morichon pour son aide tant scientifique qu'humaine.
Merci également à tous ceux que j'ai pu croiser au détour d'une conférence ou d'une mission
en mer. Tout d'abord David Doxaran, qui a eu la gentillesse de participer à mon article et
sans qui je serais toujours en train de relire mon «bad english», Virginie Lafon qui m'a aidée
et conseillée sur l'utilisation des images satellites ainsi que Mathilde Montperrus, David Amouroux, Damien Dailloux , Stefani Novoa et tous ceux avec qui j'ai pu partager de beaux
moments en mer et quelques bières!
Passons maintenant au laboratoire EPOC. Pour commencer, le petit Domi!! Ah là là, que
cela va me manquer tes petites boutades du matin (toujours fines et subtiles), plus
particulièrement sur mon léger excès de cigarette et sur ma délicate voix de «Roger le
Camionneur» !! Tu es quelqu'un d'adorable, merci de m'avoir écoutée quand j'en avais gros
sur la patate et pour ton grand sourire qui fait du bien au moral! Et viva «la vaca libre»!. Un
grand merci également à Bruno Malaizé (une touche de douceur dans ce monde de brutes), à
Nadia Sénéchal, Aldo Sottolochio, Frédérique Eynaud, Sébastien Zaragosi, Jacques
Giraudeau, Pierre Anschutz, le fameux «comité des fêtes» (Gérard, Bernard et Joël),
Kathy, Jean-Michel Escalier et tous ceux que j'oublie!

Cette thèse aura avant tout été une belle expérience humaine et je tiens à remercier de tout
mon cœur mes amis et ma famille.
Et pour commencer, une dédicace toute particulière aux membres du Bureau Caraïbes, alias
«Rafoufou et les Rafoufounettes», pour les beaux moments partagés au cours de ces trois
ans de cohabitation (avant que Raf ne nous abandonne lâchement!) Difficile de résumer en
quelques mots tout ce qu'on a pu vivre ensemble : galères/délires/dérives
alcooliques...Aurélia, tu es quelqu'un de formidable avec un cœur gros comme ÇA, et plus
encore! (prend bien garde à ton genou!), Aurélie, perchée la haut sur ta planète (en
compagnie des extraterrestres, d'Antoine et de la jolie petite Irène), tu veilles sur nous avec ta
grande sagesse et ton extrême gentillesse, et Rafoufou, tes blagues décalées et ton petit côté
maladroit font tout ton charme : ne change surtout pas! Vous avez toujours été là pour moi
dans les bons et les mauvais moments, dans les fêtes (nombreuses) et les fous rires! Vous êtes
(ainsi que Marilou et Francky!) de Vrais amis et pour longtemps, j'en suis persuadée! Merci
pour tout et belle route à vous 3!
Il y a aussi la petite Elo qui m'a recueillie telle un oisillon tombé du nid lors de mon arrivée
à Brest! Je ne saurais te remercier assez pour tout ce que tu as fait pour moi ces derniers mois
et également pour toutes les conversations, tout le soutien et tous les beaux moments... Notre
aventure se poursuit en Bretagne miss MarcheZ et ça va envoyer du lourd dans les pubs de
Brest!!! Des énormes bisous également au ptit Nico touffe (la seule personne qui convertisse
les prix en équivalent «pinte» et un vrai bon copain comme je les aime!! Merci également
pour ton aide avec Matlab [faut quand même avoir un pète pour aimer le code!]), à Delphine
(notre fée des temps modernes), à la bande des Castors Juniors : Marion (j'ai toute
confiance en toi, tu vas tout déchirer!!), Loïc (t'es vraiment top comme mec, surtout ne
change pas!) et François (mini morveux qui me fais bien marrer! A bientôt sur Brest!). Je
pense aussi très fort à Romain (alias Mister Chachagne, artiste mystique aux sens sur-
développés qui manie l'appareil photo telle une baguette magique et repousse les assaillants à
coup de chaussette &#