1. Introduction

Détecter et surveiller la pollution marine grâce à la télédétection

Les moyens de détection et de suivi de la pollution marine dépendent fortement du type de pollution auquel on a affaire. La quantité de polluant et ses caractéristiques déterminent le choix de la plateforme (satellite ou avion) et du(des) capteur(s) à utiliser.

Avion ou satellite ?

Un moyen évident de "prendre une photo" de la Terre vue de haut est de monter un appareil photo sur un avion. Comme les avions volent à une altitude relativement basse (de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres au-dessus de la surface), les photos ou les données acquises auront un bon niveau de détail.

Pour qu'un avion de surveillance puisse voler, il faut que les conditions météo soient relativement bonnes. Si les vents sont trop forts par exemple, les mesures ne seront pas très précises.

Cette photo aérienne acquise à environ 300 m de haut montre des taches de pétrole éparpillées sur la surface de l'eau (en brun-gris).
Source: ITOPF

Les satellites ont certains avantages sur les avions. Comme les satellites sont situés à une altitude plus élevée, une image satellite peut couvrir une plus grande surface au sol. Cette surface peut être observée de façon systématique lors de chaque passage du satellite; même si la zone en question est à cheval sur une frontière. Si un avion devait parcourir tout un océan de long en large pour repérer une nappe de polluants, cela prendrait énormément de temps (et d'argent) alors que ce genre de mission peut être effectuée très facilement par un satellite.
Un autre avantage concerne l'homogénéité des données satellitaires: la qualité des données est constante sur toute la zone observée. Les images satellites sont donc idéales pour fournir une vue d'ensemble de l'étendue d'une pollution.

Cette image radar a été acquise le 17 novembre 2002 par l'instrument ASAR monté à bord du satellite Envisat de l'ESA. Elle montre la nappe de pétrole s'échappant de l'épave du pétrolier Prestige, à 100 km des côtes espagnoles.
Source: ESA

Rendre la pollution visible

Les capteurs utilisés en télédétection vont être sensibles à une des propriétés de la surface de la mer:

la couleur
la réflectance
la température
la rugosité

Un polluant pourra être détecté à la surface de l'eau s'il modifie une (ou plusieurs) de ces propriétés. Le pétrole, par exemple, a pour effet de lisser la surface de l'eau. Il pourra être repéré là où on a un signal de rugosité plus faible comparé à la rugosité de la surface de la mer autour.

Capteurs actifs et apssifs

Les capteurs actifs envoient leur propre rayonnement électromagnétique pour repérer la pollution marine. Ce signal est modifié à la surface de l'eau (ou à la surface d'un polluant) et le signal réfléchi sera renvoyé et détecté par le capteur.

Selon le type du capteur, certains systèmes actifs peuvent être utilisés la nuit ou lors de mauvaises conditions météorologiques. Les systèmes de type 'radar' par exemple, peuvent voir à travers les nuages et le brouillard.

Les capteurs passifs mesurent le rayonnement émis ou réfléchi par la surface de l'eau (ou d'un polluant).

A l'exception des radiomètres à micro-ondes (inutilisables seulement lors de fortes averses), les capteurs passifs ne peuvent pas détecter à travers les nuages, le brouillard, la poussière ou la pluie. Leur utilisation se limite donc à la lumière du jour et à un ciel dégagé. Cette utilisation limitée lors de conditions météo défavorables peut poser des problèmes: imagine qu'une gigantesque marée noire menaçant des centaines de kilomètres de côtes ne puisse pas être détectée parce que des nuages couvrent toute l'image !
Néanmoins, quand les conditions météo sont favorables, les images optiques donnent de précieuses informations sur l'étendue d'une pollution.

Cette image optique a été acquise le 6 juin 2006 par le capteur (passif) MERIS monté à bord du satellite Envisat de l'ESA. L'image montre un bloom planctonique turquoise qui s'étire le long des côtes irlandaises dans le Nord de l'océan Atlantique. Les lignes blanches sont des nuages.
Source: ESA

Pour pallier aux limites des capteurs individuels, on utilise souvent une combinaison de différents capteurs. Cela permet de fournir une meilleure information sur l'étendue et la nature d'un polluant. Dans le cas d'une nappe de pétrole par exemple, l'utilisation simultannée de différents capteurs permettra de donner des informations à la fois sur l'étendue de la nappe, sur son épaisseur et sur le type de pétrole qui la compose.

Un personnel extrèmement spécialisé est nécéssaire pour diriger les capteurs et pour interpréter les résultats de chaque instrument.