Surveillance par télédétection du carbone organique : des données importantes pour la recherche sur le climat marin

Aujourd'hui, le cycle du carbone marin joue un rôle crucial dans la régulation du changement climatique global induit par le CO2 et fait l'objet de nombreuses recherches internationales. Des études montrent qu'environ la moitié du CO2 émis chaque année dans l'atmosphère par les activités humaines est absorbée par l'océan et transformée en carbone organique particulaire (COP) par la photosynthèse du phytoplancton, puis fixée par sédimentation. Le COP est constitué de matières organiques particulaires produites par le métabolisme des organismes marins, la remise en suspension des sédiments et les apports terrestres, notamment les cellules phytoplanctoniques, les bactéries et les débris organiques. Il représente la principale forme de séquestration et de migration du carbone hors de l'eau de mer. Le carbone organique particulaire marin (COP) est donc essentiel au cycle du carbone marin et à la régulation du changement climatique global induit par le CO2.

surveillance par télédétection du carbone organique marin

Dans la recherche sur le cycle du carbone marin, la télédétection est une méthode essentielle pour l'acquisition d'informations sur le carbone organique particulaire (COP) de l'eau de mer. La surveillance par télédétection du COP et sa modélisation spatiale constituent des enjeux scientifiques majeurs dans le domaine marin. Les satellites d'observation de la couleur de l'océan permettent de suivre la biomasse phytoplanctonique marine et la productivité primaire à l'échelle mondiale. Les concentrations de chlorophylle et de COP en surface, qui varient selon le spectre d'absorption, sont des résultats courants de l'analyse de la couleur de l'océan. Grâce à l'amélioration continue des spécifications des spectromètres imageurs, les résolutions spatiale, temporelle et spectrale des satellites d'observation de la couleur de l'océan ont considérablement augmenté, offrant ainsi un meilleur support technique pour l'inversion des données de télédétection.

algorithme d'inversion de la télédétection du carbone organique marin

Actuellement, les principaux paramètres de qualité de l'eau pouvant être obtenus par télédétection de la couleur de l'eau comprennent la chlorophylle, les sédiments en suspension et la matière organique soluble colorée. Parmi ceux-ci, certains processus biogéochimiques du carbone organique particulaire (COP) le relient à la chlorophylle, aux matières en suspension et à d'autres substances, ainsi qu'à des grandeurs optiques intrinsèques telles que le coefficient d'atténuation de la lumière et le coefficient de rétrodiffusion des particules. Ces informations servent de base à la télédétection optique, permettant l'inversion par télédétection du COP.Il existe deux types d'algorithmes d'inversion de télédétection POC : l'un est un algorithme empirique basé sur des quantités optiques apparentes, et l'autre est un algorithme de semi-analyse basé sur des quantités optiques inhérentes.  

CAS Xi'an Optique et Aérospatiale - Inversion du carbone organique marin

À partir des données POC extraites des données de télédétection, les modèles de variation spatio-temporelle de la concentration de POC dans la mer du Sud peuvent être analysés.Comme on peut le constater sur le graphique d'inversion, les valeurs de POC sont relativement élevées le long de la côte de la mer de Chine méridionale, en particulier près du détroit de Taïwan et de la mer de Qionghai.  

Les résultats d'une évaluation complète par télédétection des paramètres du carbone marin indiquent que, lorsque la pression partielle du CO2 atmosphérique augmente rapidement, le pCO2 de l'eau de mer augmente également, mais à un rythme inférieur à celui du CO2 atmosphérique.Par conséquent, le puits de carbone océanique mondial a montré une tendance à la hausse d'année en année, mais différentes zones maritimes présentent également des caractéristiques régionales importantes.Dans le contexte des changements globaux, la réponse des pompes biologiques marines est extrêmement complexe. Malgré la baisse significative de la concentration en chlorophylle et de la productivité primaire observée dans la plupart des zones marines au cours des 20 dernières années, le rejet vertical de carbone organique particulaire n'a pas montré de tendance significative, ce qui indique un découplage entre la production primaire et le rejet vertical.

Actuellement, la télédétection du carbone organique particulaire (COP) est devenue un outil important pour l'étude du COP dans l'océan. L'établissement d'un modèle de surveillance par télédétection est crucial pour une surveillance précise du COP. Une étude approfondie du mécanisme de télédétection optique du COP peut améliorer notre compréhension de ses caractéristiques optiques dans différentes zones marines. La mise en place d'un système d'observation marine tridimensionnel combinant la distribution en surface et verticale du COP représente l'avenir de la surveillance par télédétection du carbone organique particulaire.