COLOR-CAMPAIGNS LEG2

Name: COLOR-CAMPAIGNS LEG2
Start: 2014-07-13
End: 2014-07-18
Location: Golfe de Gascogne

Type	Campagne océanographique
Navire	Côtes De La Manche
Propriétaire navire	CNRS jusqu'en 2019 - IFREMER depuis 2020
Dates	13/07/2014 - 18/07/2014
Chef(s) de mission	LAFON Virginie , LUBAC Bertrand
	ENVIRONNEMENTS ET PALÉOENVIRONEMENTS OCÉANIQUES ET CONTINENTAUX (EPOC) - TALENCE UMR CNRS 5805 EPOC - OASU - Université de Bordeaux Bâtiment A12 351 Cours de la Libération 33405 TALENCE CEDEX +33 (0)5 40 00 36 15 https://www.epoc.u-bordeaux.fr/
DOI	10.17600/14010500
Objectif	Dans le cadre du projet RIVERCOLOR (TOSCA CNES), la mission Color-Campaigns LEG2 est cruciale à plusieurs titres : Elle participe à l'effort de validation des méthodes inverses de quantification des paramètres biogéochimiques typiques aux environnements estuariens ; Elle contribue à améliorer la connaissance de la dynamique du bouchon vaseux et du panache ; à valider le modèle hydro-sédimentaire pour le fleuve amont ; à évaluer les flux particulaires sortants de l'estuaire ; Elle permettra de mieux caractériser l'hétérogénéité de la qualité des eaux de l'estuaire de la Gironde en particulier variabilité spatio-temporelle de la matière organique dissoute, des différents types de particules minérales et organiques ; Enfin, elle est essentielle pour initier une thématique particulièrement novatrice et ambitieuse centrée autour de l'assimilation des données couleur de l'eau au modèle de transport sédimentaire SIAM. Enfin, elle complète la mission Color-Campains LEG1, réalisée lors d'une crue du fleuve, en analysant cette fois une situation d'étiage.

Mer/Océan

Golfe de Gascogne

(Gironde, fleuve, estuaire amont, estuaire aval, panache)

Ports

Port départ : Blaye (France)

Port fin : Blaye (France)

Organisme responsable de la campagne

ENVIRONNEMENTS ET PALÉOENVIRONEMENTS OCÉANIQUES ET CONTINENTAUX (EPOC) - TALENCE

UMR CNRS 5805 EPOC - OASU - Université de Bordeaux

Bâtiment A12

33405 TALENCE CEDEX

+33 (0)5 40 00 36 15

https://www.epoc.u-bordeaux.fr/

Organisme(s) participant(s)

UMR 5805 EPOC - CNRS / Univ. Bordeaux, UMR 7093 LOV - CNRS/UPMC

Discipline(s)

OCEANOGRAPHIE PHYSIQUE
CHIMIE OCEANIQUE
GEOSCIENCES MARINES

Code	Libellé	Quantité	Responsable
B08	Phytoplancton	52 Stations	LAFON Virginie
B71	Matière organique particulaire	52 Stations	LAFON Virginie
G90	Autres mesures de geosciences	-	LAFON Virginie
H09	Bouteilles	104 Mesures	LAFON Virginie
H10	Stations bathysonde	52 Stations	LAFON Virginie
H17	Mesures optiques	-	LAFON Virginie
P01	Matières en suspension	104 Mesures	LAFON Virginie

Travaux

-Mesures bio-optiques.
-Prélèvements d'eau.
-Mesures physico-chimiques.

Contexte scientifique et programmatique des campagnes

La mission COLOR-CAMPAIGN s'est déroulé dans le cadre du projet RIVERCOLOR (TOSCA/CNES, 2014-2016).

Le projet RIVERCOLOR a été construit autour de trois objectifs majeurs qui ont été abordés au cours des trois années du projet :
- Développer des chaînes de traitement des principaux produits issus des données couleur de l'eau (MES, Chl-a, POC) adaptées aux principaux capteurs optiques à moyenne et haute résolution spatiale (MODIS, MERIS, LANDSAT, Sentinel-2, Sentinel-3) ;
- Valider différents produits biogéochimiques issus des données couleur de l'eau depuis l'estuaire amont vers l'aval et en particulier dans le panache avec une attention particulière portée sur la matière particulaire. Notre ambition était, à la fois, de quantifier les concentrations en matière minérale et organique (vivante ou non), mais également d'obtenir des paramètres auxquels la modélisation est sensible, en particulier la densité apparente, la composition et la distribution en taille des particules ;
- Coupler la télédétection et la modélisation hydro-sédimentaire dans le double but de valider les simulations en surface issues du modèle SiAM-3D, et d'explorer l'assimilation des produits couleur de l'eau dans le modèle.

Ce projet présentait un intérêt méthodologique :
- en participant à l'effort de validation des méthodes inverses de quantification des paramètres biogéochimiques typiques aux environnements estuariens ;
- en contribuant à valider le modèle hydro-sédimentaire pour le fleuve amont ;
- en permettant d'initier un couplage modélisation hydro-sédimentaire / télédétection spatiale dans un modèle.

Ce projet et la diffusion régulière de ses résultats (cartographies) ont participé à d'importants développements thématiques :
- amélioration de la connaissance de la dynamique du bouchon vaseux et, dans le cas du panache, par des observations ;
- caractérisation de l'hétérogénéité de la qualité des eaux de l'estuaire de la Gironde en particulier variabilité spatio-temporelle de la matière organique dissoute, des différents types de particules minérales et organiques ;
- contribution à l'évaluation des flux particulaires sortants de l'estuaire.

Pour atteindre les objectifs, ce projet reposait sur l'exploitation et l'acquisition de différentes sources de données. Ce jeu de données particulièrement conséquent était composé de produits satellites téléchargés depuis les plateformes CNES et NASA (MODIS, LANDSAT, SPOT), de données in situ recueillies auprès de collègues de l'UMR EPOC (MAGEST, SOGIR) et également acquises sur le terrain (COLOR-CAMPAIGN). Ces données ont été en grande partie exploitées. Toutefois, la base de données rassemblée (match-ups, optique et biogéochimie) reste précieuse pour des études à venir sur la caractérisation optique des zones hyper-turbides.

Résultats majeurs

Données acquises et analyses effectuées en mer et à terre

La mission COLOR-CAMPAIGNS a été entreprise dans le cadre du programme RIVERCOLOR (TOSCA/CNES) à bord du navire le "Côtes de la Manche" cofinancées par l'INSU (AO Navires côtiers). Les stations échantillonnées au cours des deux legs (LEG1 et LEG2) sont indiquées sur la Figure 1. Le nombre total de stations est de 33 pour le LEG1 et 41 pour le LEG2. Les deux legs ont ciblés deux périodes clés du cycle hydrologique : une crue en mars 2014 et un étiage en juillet 2014. Chacun des legs a duré 6 jours et impliqué 6 scientifiques à chaque fois.

Figure 1: Localisation des stations échantillonnées durant le LEG1 (à gauche) et le LEG2 (à droite).

Les instruments mis en ?uvre et es donnés acquises sont décrits dans le Tableau 1. La grappe optique (Figure 2, en haut, incluant le LISST, l'ACS et l'ECO-VSF) n'a été déployée qu'en dehors des zones les plus turbides, contrairement aux capteurs TRIOS (Figure 2, en bas à gauche) systématiquement déployés pour la mesure des paramètres radiométriques. Les données radiométriques et optiques ont été traitées et validées à terre à l'issue de chaque leg. Pour les paramètres biogéochimiques, des prélèvements (bouteille Niskin) ont été réalisés, simultanément aux mesures optiques, en surface et à 1 mètre du fond, filtrés (filtres GF/F ayant un diamètre de 47 mm et une porosité de 0.7 ?m, Figure 2, en bas à droite), gardés au frais jusqu'au débarquement pour la mesure de Chl-a et séchés à l'étuve pendant la mission pour les MES et COP. Toutes les pesées ont été faites au laboratoire.

Tableau 1 : Instruments déployés et données récoltées

Figure 2 : Instruments déployés pendant les deux legs COLOR-CAMPAIGNS.

La Figure 3 montre un exemple de mesures pour les paramètres biogéochimiques.

Figure 3 : Distribution des valeurs de MES et de Chl-a le long du gradient fleuve-panache.

La Figure 4 montre un exemple de mesures pour les paramètres radiométriques.

Figure 4 : Exemple de spectres de réflectance directionnelle (Rrs) pour différentes stations localisées le long du gradient fleuve-panache.

La Figure 5 montre quelques exemple de mesures de propriétés optiques inhérentes.

Figure 5: Spectres moyennés par profondeur pour le coefficient de rétrodiffusions (en haut à gauche), le coefficient d'absorption (en bas à gauche) et le coefficient d'atténuation (en haut à droite) pour la station CC1_ST04.

Bibliographie

Publications

Novoa Stefani, Doxaran David, Ody Anouck, Vanhellemont Quinten, Lafon Virginie, Lubac Bertrand, Gernez Pierre (2017). Atmospheric Corrections and Multi-Conditional Algorithm for Multi-Sensor Remote Sensing of Suspended Particulate Matter in Low-to-High Turbidity Levels Coastal Waters. Remote Sensing, 9(1), 61 (31p.). Publisher's official version : https://doi.org/10.3390/rs9010061 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00590/70197/

Gernez Pierre, Lafon Virginie, Lerouxel Astrid, Curti Cecile, Lubac Bertrand, Cerisier Sylvain, Barille Laurent (2015). Toward Sentinel-2 High Resolution Remote Sensing of Suspended Particulate Matter in Very Turbid Waters: SPOT4 (Take5) Experiment in the Loire and Gironde Estuaries. Remote Sensing, 7(8), 9507-9528. Publisher's official version : https://doi.org/10.3390/rs70809507 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00590/70198/

Références des articles parus dans des revues ou des journaux à grand public

Lafon, V., Maneux, E., Lamouroux, M., 2015. Comment suivre la turbidité de l'eau par satellite. Revue de l'Agence de l'Eau Adour Garonne, 132, 10-11.

Références des communications dans des colloques internationaux

Lafon, V., Mulamba-Guilhemat, E., Gernez, P., Doxaran, D., Verney, R., Curti, C., Lubac, B., Sottolichio, A., Dehouck, A., Regniers, O., 2016. Monitoring turbidity changes in estuaries using Sentinel-2 & -3 constellations. Living Planet Symposium, ESA, 9-13 May 2016, Prague.

Verney, R.; Grasso, F.; Lafon, V.; Mulamba-Guilhemat, E.; Doxaran, D.; Druine, F.; Deloffre, J.; Lemoine, J.P.; Le Hir, P. (2015). Evaluating turbidity maximum patterns and their variability in the Seine Estuary from metrics: associating observations and model results, in: Toorman, E.A. et al. (Ed.) INTERCOH2015: 13th International Conference on Cohesive Sediment Transport Processes. Leuven, Belgium, 7-11 September 2015. VLIZ Special Publication, 74: pp. 128-129

Références des communications dans des colloques nationaux

Lafon, V., Regniers, O., Curti, C., Dehouck, A., 2018. Suivi de la turbidité par satellite: un nouvel outil d'aide à la gestion opérationnelle en zone fluvio-estuarienne et littorale. XVème Journées Nationales Génie Côtier - Génie Civil, 29-31 mai 2018, La Rochelle

Lafon, V., Robinet, A., Donnay, T., Doxaran, D., Lubac, B., Maneux, E., Sottolichio, A., Hagolle, O., 2014. RIVERCOLOR : chaîne de traitement des séries temporelles LANDSAT, SPOT et MODIS dédiée à la cartographie des matières en suspension en zone estuarienne (pp. 611-620) - DOI:10.5150/jngcgc.2014.067