Campagne océanographique organisée par l'IRD (UMR LEGOS, Toulouse, avec l'UMR LOG, Wimereux) et les partenaires vietnamiens rattachés à la Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST) : Institute of Marine Environment and Resources (IMER, Haiphong), Institute of Oceanography (IO, Nha Trang), University of Science and Technology of Hanoi (USTH). Campagne réalisée par une équipe franco-vietnamienne dans le cadre du projet VITEL (Vietnam TELédétection) financé par le TOSCA (CNES), avec le support de l'IRD.

L'objectif était d'étudier les propriétés optiques des masses d'eau côtière et de développer des algorithmes bio-optiques innovants pour les paramètres de qualité d'eau.

Les données recueillies ont été transmises au SISMER (https://doi.org/10.17600/14004100), et les paramètres optiques et biogéochimiques ont été intégrées à une base globale du LOG (projet ANR GLOBCOAST) qui permet, en complément d'études régionales, de proposer des algorithmes bio-optiques globaux.

Les travaux suivants ont fait l'objet de publications parues :

- Algorithme global d'estimation des Matières En Suspension (MES) dans les eaux turbides côtières, établi à partir d'une base de données incluant les campagnes VITEL au Vietnam mais aussi des campagnes réalisées en Europe, en Guyane, au Canada et en Chine. La diversité des environnements côtiers affectés par différents processus physiques et biogéochimiques (remise en suspension, blooms phytoplanctoniques) et alimentés par plusieurs fleuves (Mékong, Fleuve Rouge, Amazone, Fleuve Jaune, MacKenzie, Loire etc.) a permis à Han et al. (2016) de proposer une algorithme générique adapté à une large gamme de turbidité. Cet algorithme global est scindé en deux en fonction du niveau de turbidité des eaux observées, du fait de la saturation de la bande rouge pour de fortes turbidités qui nécessite alors sa substitution par une bande proche infra-rouge. Deux formules sont proposées sur des critères liées à des valeurs seuils de la réflectance dans le rouge, et une formule hybride est disponible entre celles-ci (cf SAA, Fig. 1). Les coefficients sont donnés pour applications aux capteurs de couleur de l'eau (SeaWiFS, MODIS-A/T, MERIS/OLCI, VIIRS) et de haute résolution spatiale (Landsat8-OLI, Sentinel2-MSI).

Figure 1. Comparaison des valeurs mesurées et inversées des matières en suspension (SPM) par (a) SAA, un algorithme semi-analytique, et (b) EA-BR, un algorithme empirique, appliqués à l'ensemble de données in situ incluant la base de données VITEL. Les cercles ouverts, verts et roses correspondent aux sous-modèles développés sur les gammes de SPM entière, haute et basse, respectivement. Les lignes pleines représentent la ligne 1:1 et les lignes pointillées représentent les lignes 1,5:1, 1:1,5 (Han et al., 2016).

- Quantification du DOC (carbone organique dissous) à partir des propriétés d'absorption de la part colorée de la matière organique dissoute (a_CDOM) en eaux côtières. Vantrepotte et al. (2015) montre qu'il est possible, sous certaines hypothèses, de quantifier le DOC à partir de la pente spectrale de a_CDOM dans l'UV ou à partir du rapport a_CDOM(412)/DOC. Les relations ont été développées à partir de 158 stations en Manche, en Guyane et au Vietnam, et leurs applications à des données récoltées en Polynésie, Méditerranée, Chesapeake Bay, Golfe du Maine et Atlantique montre qu'elles permettent de retrouver le DOC à partir de données in situ de CDOM avec une erreur moyenne de 16% sur des eaux très contrastées. Leur applicabilité aux données satellitaires est également développée et discutée.

- Analyse de la variabilité de la concentration de chlorophylle-a dans les eaux côtières vietnamiennes à partir du capteur de couleur de l'océan MERIS (2002-2012). Après avoir testé plusieurs algorithmes sur les données bio-optiques et de Chl-a acquises le long des côtes vietnamiennes, Loisel et al. (2017) applique l'algorithme OC5 de Gohin et al. (2002) à l'archive MERIS. A partir de la climatologie de la Chl-a sur 11 ans, la variabilité saisonnière, la tendance à long terme et la composante irrégulière de la variabilité ont été décrits en utilisant la méthode de décomposition des séries temporelles Census-X-11. Des simulations numériques hydrodynamiques tridimensionnelles ont été utilisées pour compléter l'analyse. La contribution saisonnière, qui domine la variance du signal, évolue comme la dynamique de la profondeur de la couche de mélange, affectée par les épisodes d'upwelling en mousson d'été. La variabilité irrégulière de Chl-a, qui peut atteindre jusqu'à 35% de la variance totale dans la partie centrale de la côte vietnamienne, peut être expliquée par l'énergie cinétique de surface et sa déviation standard qui est associée à des processus de petite échelle. Une tendance monotone à long terme d'environ 4-5 %.an^-1 (soit 40 à 50 % de 2002 à 2012) a été observée dans différentes zones côtières où les activités aquacoles présentent une augmentation concomitante, allant de 31 % à 113 % (en poids de production) (Fig. 2). Des mesures in situ, et notamment des nutriments, sont cependant nécessaires pour confirmer le lien entre les activités aquacoles et les évolutions à long terme de la biomasse phytoplanctonique.

Fig. 2. Tendance monotone significative en % par an (test de Kendal saisonnier, p< 0,05) de la teneur en Chl-a. Les zones non significatives sont représentées en blanc.

- Algorithme d'estimation des Matières En Suspension (MES) dans les eaux turbides fluviales et côtières du Vietnam à l'aide du capteur NAOMI sur le satellite VNRedSat-1. Le premier satellite vietnamien d'observation de la Terre, VNRedSat-1, lancé en 2013, comprend un capteur à 4 bandes dont trois visibles similaires à SPOT, à 10m de résolution. Ngoc et al. (2020), sur la base des mesures effectuées notamment durant les campagnes VITEL, propose un algorithme de quantification adaptés aux eaux continentales et côtières vietnamiennes basé sur le rapport Rouge/Vert. Il est validé sur des match-ups de données in situ et Landsat-8/OLI, et quelques illustrations de cet algorithme à l'observation de crues sont présentées.

Nos partenaires vietnamiens, présents à bord et dans la phase d'analyse et de valorisation, sont cosignataires des articles Loisel et al. (2017) et Dat et al (2020) dédiés à l'étude de la variabilité régionale de la qualité des eaux côtières.

Plusieurs étudiants ont été impliqués dans ces analyses, notamment Bing Han (en post-doc) et Dinh Ngoc Dat (en thèse).