2. Pollution pétrolière

La télédétection comme outil de gestion pour contrôler les marées noires

La télédétection est un outil important dans la surveillance et la gestion des marées noires. Les données satellitaires et aériennes peuvent être utilisées de différentes façons:

• pour fournir des informations pour planifier le nettoyage après les évènements graves,
• pour surveiller et contrôler les déversements illégaux d'hydrocarbures en provenance de plate-formes, de pipelines et de bateaux,
• et pour évaluer les impacts d'une marée noire sur l'environnement ou pour étudier les effets d'une pollution chronique associée à des routes de navigation, des ports, des plate-formes pétrolières, des pipelines ou des raffineries.

La télédétection comme support de la lutte contre les marées noires

Quand un accident grave se produit, l'équipe qui dirige les opérations de lutte doit évaluer la situation et décider quelles techniques utiliser pour limiter l'étendue de la nappe, nettoyer les zones polluées et protéger l'environnement et certaines ressources-clé. Cette équipe doit à la fois considérer la nappe de polluants et l'environnement dans lequel elle évolue.

Une planification des opérations à mener incluera:

1. L'obtention d'informations sur la nappe d'hydrocarbures: localisation, type d'hydrocarbure, volume, taux de déversement et ce qui peut être entrepris pour réduire ou stopper le déversement.
2. La surveillance et la cartographie de la nappe ainsi que la fourniture d'informations nécéssaires pour diriger les opérations de nettoyage.
3. La modélisation de la trajectoire de la nappe pour prédire vers où la nappe se dirige.
4. L'identification des zones et des ressources vulnérables qui nécessitent une protection particulière: réserves naturelles, parcs nationaux, lieux publics (plages, parcs de loisirs et ports), industries et autres infrastructures (centrales électriques, sites d'aquaculture).
5. La sélection des équipements et des méthodes les plus appropriées pour combattre la nappe d'hydrocarbures, protéger les zones vulnérables et nettoyer les zones déjà affectées.

La télédétection peut fournir de nombreuses informations utiles pour ces tâches de plannification. Il s'agit également d'un outil précieux pour cartographier une nappe et fournir des données nécessaires pour modéliser une nappe de polluants.

Cartographier une nappe de polluants et diriger les opérations de lutte

Choisir les bonnes techniques et les appliquer de façon effective requiert de l'information.

• Des informations tactiques à court terme (1-2 heures) sont nécessaires pour diriger les opérations de lutte contre les marées noires.
• Des informations stratégiques à long terme (~12 heures), qui donnent une vue d'ensemble de la nappe dans son entièreté, sont nécessaires pour cartographier la nappe, pour voir comment elle évolue et pour utiliser des modèles de prédiction de sa trajectoire.

Image aérienne optique de pétrole à la surface de la mer.
Les capteurs qui enregistrent dans les longueurs d'onde du visible et du proche infrarouge font partie des instruments capables de donner de l'information sur l'épaisseur d'une nappe. Sur cette image, les zones de la nappe les plus épaisses sont indiquées en rouge et en noir tandis que les zones plus fines (moins de 5 microns) sont indiquées en bleu pâle.

Source: UK Environment Agency / V.Byfield, National Oceanography Center, UK

Les nappes d'hydrocarbures sont dynamiques par nature et les informations utilisées pour diriger les opérations de lutte doivent donc être disponibles en temps réel. Les informations nécessaires incluent la localisation, l'étendue et l'épaisseur de la nappe, à des résolutions de quelques mètres. Historiquement, ce sont surtout des capteurs montés à bord d'avions qui sont utilisés. Les capteurs sensibles à l'infrarouge thermique, à la lumière visible et à l'ultraviolet ainsi que certains capteurs laser et radar peuvent détecter les nappes d'hydrocarbures à la surface de la mer et donner des estimations de leur épaisseur (surtout si différents capteurs sont utilisés en synergie).

Image de la nappe de pétrole du Prestige acquise par l'instrument ASAR à bord du satellite Envisat, en novembre 2002.
Cette image SAR (radar à ouverture synthétique, 'Synthetic Aperture Radar') de la nappe de pétrole s'échappant du Prestige a été acquise le 17 novembre 2002. On y voit une nappe en forme de V qui s'écoule à partir de l'épave du pétrolier Prestige, à 100 km des côtes espagnoles. Dans les images radar, les nappes d'hydrocarbures apparaissent en noir.
Source: ESA

Par contre, pour obtenir une vue d'ensemble d'une nappe d'hydrocarbures, il est souvent nécéssaire de faire appel à des images satellite. Les données satellitaires peuvent désormais être acquises quasiment en temps réel (~ 12 heures de délai) depuis des capteurs offrant une bonne résolution spatiale, un large angle de prise de vue et un passage répété sur la même orbite. Les données satellitaires sont donc tout à fait complémentaires aux données aériennes. Les radars à ouverture synthétique (SAR, 'Synthetic Aperture Radar') peuvent détecter des nappes d'hydrocarbures à la surface de la mer sur une zone très étendue et peuvent enregistrer des données à travers les nuages. L'interprétation des données SAR peut être améliorée en incluant des informations fournies par d'autres capteurs.

Pour synthétiser les infomations disponibles, les données issues de différentes sources peuvent être combinées dans un système d'information géographique (SIG). Un exemple d'interface d'un tel système est montré ci-dessous. Dans ce cas précis, les informations ont été rassemblées dans un SIG bien après la marée noire, lors de l'évaluation post catastrophe, car les données n'étaient pas disponibles auparavant. De nos jours, les informations nécéssaires sont généralement disponibles à temps et sont directement intégrées dans un SIG au moment de la marée noire.

Capture d'écran d'un SIG contenant des données télédétectées sur la marée du Sea Empress en 1996.
Source: UK Environment Agency / S.Boxall, National Oceanography Center, UK

La surveillance de l'accident du détroit de Kerch en novembre 2007

La marée noire du détroit de Kerch est un bon exemple de comment les informations issues de données satellites peuvent être utilisées pour modéliser une nappe de polluants et pouvoir prédire son mouvement.

Image SAR de la marée noire du détroit de Kerch.
Source: EMSA Clean Seas Net

Dérive de la nappe de pétrole dans le détroit de Kerch, 11-15 novembre 2007.
Source: State Oceanography Institute, Moscow

Cette image acquise par l'instrument ASAR à bord du satellite Envisat montre le pétrole qui s'échappe suite à l'accident d'un pétrolier dans le détroit de Kerch, entre la mer Noire et la mer d'Azov. L'image date du 16 novembre 2007, presque 5 jours après l'accident. Dans cette zone touchée par une violente tempête, certains autres bateaux ont aussi relâché des hydrocarbures à la mer. Les hydrocarbures apparaissent en noir sur la surface de la mer. Les points blancs sont des navires.

La marée noire du détroit de Kerch fut modélisée par le modèle hydrodynamique SPILLMOD, ce qui permit de prédire vers où le pétrole s'échappant du bateau endommagé serait probablement transporté par les vents et la houle.

Les donnnées environnementales à entrer dans les modèles

Il ne suffit pas de savoir où se trouvait la nappe de pétrole deux heures auparavant, ou même de savoir exactement où elle est localisée en temps réel. Savoir vers où la nappe se déplacera est essentiel pour plannifier les opérations de nettoyage et pour protéger les zones et les ressources vulnérables.

Les modèles de prévision de trajectoire des nappes ont besoin d'informations sur:

• La vitesse et la direction du vent
• La hauteur des vagues et la direction de la houle
• La vitesse et la direction des courants marins locaux et comment ils sont influencés par les marées, les embouchures de fleuves, etc
• Les températures de l'eau et de l'air

Ces informations peuvent être obtenues via les bulletins météorologiques locaux, les tables des marées, etc. ainsi que par une série de mesures effectuées par satellite.

Schéma de la mer Noire montrant comment les données de différents capteurs ont été agrégées pour former une carte environnementale de la zone touchée.
Source: Olga Lavrova, Russian Academy of Sciences Space Research Institute, Moscow.
Les données de différents capteurs peuvent être combinées pour donner de l'information sur l'état de l'environnement marin dans une zone précise et à un moment donné. A partir de ces données, les scientifiques peuvent dériver de nombreuses informations qui serviront d'input pour faire tourner les modèles et qui aideront à interpréter les images aériennes et satellitaires de la nappe d'hdrocarbures.

Utilisation de différents capteurs pour obtenir des informations environnementales.