La télédétection satellitaire apporte des preuves scientifiques de la séquestration du carbone dans les zones humides.

Estimation des puits de carbone

Dans le cycle global du carbone, les zones humides, en tant que type d'écosystème important, jouent un rôle crucial dans l'étude des variations dynamiques de leur cycle et de leur bilan carbone, contribuant significativement à l'équilibre global du carbone. Comptant parmi les plus importants réservoirs de carbone des écosystèmes terrestres, les zones humides, bien que ne représentant qu'environ 6 % de la surface terrestre, contiennent 10 à 30 % du stockage total de carbone dans les sols terrestres. Ce stockage de carbone peut atténuer l'augmentation du CO₂ atmosphérique, jouant un rôle essentiel dans la stabilisation du climat mondial et la réduction de l'effet de serre.

Ces dernières années, sous l'effet du changement climatique et des activités humaines, les zones humides ont considérablement diminué et leurs processus écosystémiques du cycle du carbone ont été profondément bouleversés. Une étude approfondie de la capacité de séquestration du carbone des zones humides et de son impact sur l'environnement régional est essentielle pour quantifier la fonction de séquestration du carbone de ces écosystèmes dans les zones sensibles, dans un contexte de changement climatique global. Face à ce changement climatique, la recherche sur la séquestration du carbone et la réduction des émissions dans les zones humides est devenue un enjeu mondial.

Mon pays figure parmi les pays au monde possédant la plus grande diversité de zones humides, la plus vaste superficie et la plus large répartition. Couvrant 0,65 milliard d'hectares, soit 10 % de la superficie totale des zones humides mondiales, il se classe premier en Asie et quatrième au niveau mondial. Son potentiel de séquestration du carbone est immense, mais la capacité de séquestration varie considérablement selon les types de zones humides.

Comptant parmi les types de zones humides les plus répandus au monde, les roselières jouent un rôle important dans la recherche sur le bilan carbone des milieux humides. Cet article prend pour objet d'étude un écosystème de roselière et utilise une combinaison d'estimation par inversion de données de télédétection et de données de terrain pour estimer et analyser la capacité de séquestration biologique du carbone de cette zone humide. Il fournit ainsi une base scientifique pour la protection et l'utilisation rationnelle des ressources des zones humides et pour la lutte contre le changement climatique.

solution technique

voie technique

Pour l'estimation du stockage du carbone dans les zones humides, l'imagerie satellitaire multispectrale à haute résolution constitue la principale source de données, après un prétraitement comprenant la radiométrie et l'orthorectification. Des techniques orientées objet permettent d'extraire automatiquement les roselières, révélant ainsi leur aire de répartition dans la zone d'étude. Les paramètres de télédétection liés au stockage du carbone dans ces roselières sont ensuite inversés, et une carte de distribution spatiale de ce stockage dans la zone d'étude est obtenue grâce au modèle d'inversion.

prétraitement des images de télédétection

Avant d'utiliser des images de télédétection multispectrales comme source de données pour estimer les puits de carbone, il est nécessaire d'effectuer des opérations telles que la correction radiométrique, l'étalonnage radiométrique, la correction atmosphérique, l'orthorectification, la mosaïquage d'images et le recadrage des données.

• Correction des radiations

La correction radiométrique sert principalement à éliminer les différences entre les valeurs de mesure de la cible obtenues par le capteur et les grandeurs physiques telles que l'émissivité spectrale ou la luminance spectrale de la cible. Ces différences sont dues à des facteurs comme les caractéristiques du capteur, les conditions atmosphériques, la position et l'angle d'incidence du rayonnement solaire, ainsi qu'à un bruit inévitable. La correction radiométrique comprend principalement deux parties : l'étalonnage radiométrique et la correction atmosphérique.

• étalonnage des radiations

L'étalonnage radiométrique convertit les données de télédétection reçues, généralement les valeurs de niveaux de gris d'une image, en grandeurs physiques réelles (telles que les valeurs de luminance, la réflectivité du sol, etc.). Son objectif principal est d'éliminer les erreurs inhérentes au capteur et de déterminer les valeurs radiométriques précises à son entrée. On distingue l'étalonnage radiométrique absolu et l'étalonnage radiométrique relatif.

• correction atmosphérique

La correction atmosphérique consiste principalement à éliminer les erreurs de rayonnement dues aux influences atmosphériques afin d'obtenir la réflectivité réelle du sol. La luminance totale de la cible finalement reçue par le capteur au sol ne correspond pas à l'émissivité réelle de la surface, car elle est affectée par des facteurs tels que la diffusion par les aérosols atmosphériques et le rayonnement solaire.

• Calibrage orthographique

L'orthorectification est le processus de correction des distorsions spatiales et géométriques d'une image, éliminant l'inclinaison de l'image et les erreurs de projection, et produisant ainsi une orthophoto à plan de projection multicentrique.

• mosaïquage et recadrage d'images

À l'aide du logiciel de traitement ENVI, des images de télédétection provenant de la même source de données couvrant la zone d'étude ont été assemblées en mosaïque, et les images assemblées ont été recadrées en fonction de la portée vectorielle de la zone d'étude pour obtenir l'image de la zone d'étude des roseaux.

▲ Carte de répartition des roseaux dans les images de télédétection multispectrales

Méthodes de recherche

Dans cette étude, une approche orientée objet a été principalement utilisée pour extraire automatiquement les roselières à partir d'images de télédétection. Les zones humides ont été divisées en roselières naturelles et roselières artificielles. L'information spectrale des images de télédétection a permis d'inverser les facteurs de télédétection liés au puits de carbone au sein de la zone d'étude, et le puits de carbone global a été estimé en intégrant plusieurs paramètres de télédétection.

résultats d'inversion de télédétection

Répartition des puits de carbone en 2022

La séquestration de carbone dans la zone d'étude a été calculée à partir des données d'un relevé par placettes d'échantillonnage. Les données de télédétection de janvier, juin et septembre 2022 ont été sélectionnées. Une analyse de corrélation a été menée entre les indices de végétation (NDVI, MSAVI, RVI, SAVI et DVI) et la séquestration de carbone au niveau des placettes d'échantillonnage afin d'établir un modèle de régression optimal pour l'estimation par inversion de la séquestration de carbone dans les roselières. La distribution spatiale de la séquestration mensuelle de carbone dans la zone d'étude au cours des différentes saisons a été obtenue à l'aide du modèle d'estimation par télédétection, comme illustré dans la figure ci-dessus. Ceci reflète la distribution de la séquestration de carbone par les roseaux au cours des différents mois des trois saisons de 2022. La capacité de séquestration de carbone des roseaux est fortement influencée par les facteurs saisonniers : au printemps (janvier), cette capacité est faible, voire nulle ; en été (juin), elle augmente progressivement avec la croissance des roseaux ; et à partir de septembre, elle commence à diminuer.

Cette étude, qui prend pour objet d'étude les écosystèmes de roselières, combine des relevés de terrain et l'interprétation de données de télédétection pour estimer et analyser la capacité de séquestration du carbone de ces zones humides. Elle prévoit également le potentiel de puits de carbone en fonction des conditions de développement locales et du développement économique et social national, fournissant ainsi une base scientifique pour la protection et l'utilisation rationnelle des ressources des roselières et pour la lutte contre le changement climatique.