Caractérisation et analyse de la variabilité biogéochimique des eaux côtières vietnamiennes à l'aide d'observations par satellite à haute et moyenne résolution spatiale en relation avec l'aquaculture et les forçages naturels.

Characterization and analysis of bio-geochemical variability of Vietnam-ese coastal waters using satellite observation with high to medium spatial resolution in relation to aquaculture and natural forcings.

• Auteur / Autrice : Vu Son Nguyen
• Direction : Hubert Loisel, Dinh Lan Tran
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Mer : Océanographie physique
• Date : Inscription en doctorat le 26/10/2020
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LOG - Océanologie et Géosciences

Mots clés

Mots clés libres

Eaux côtières

Variabilité bio-géochimique

Télédétection spatiale

Remote sensing

Biochemical variability

Coastal water

Résumé

Le récent développement de la qualité radiométrique (e.g. LandSat-8) et l'apparition de nouveaux capteurs à haute résolution spatiale au temps de revisite relativement court (Sentinel-2, 5j) offre une possibilité novatrice d'obtenir des informations à des échelles spatiales inédites (e.g. 30 m de résolution) sur la dynamique biogéochimique du milieu côtier et estuarien, lesquelles sont particulièrement complémentaires à celles fournies par les capteurs couleur de l'eau à moyenne résolution spatiale historiques (e.g. MERIS) ou plus récents (e.g. Sentinel-3.) L'exploitation du potentiel offert par ces récents capteurs nécessite cependant des développements méthodologiques spécifiques. Afin de convertir le signal au sommet de l'atmosphère en paramètres biogéochimiques utiles il est en effet nécessaire i) d'être capable de détecter les pixels d'eau, ii) des corriger des effets atmosphériques afin d'obtenir la réflectance marine seule porteuse d'information exploitable et iii) de relier cette réflectance marine aux paramètres biogéochimiques d'intérêt (algorithmes bio-optiques). Les paramètres biogéochimiques considérés dans le cadre ce cette thèse sont les suivants : le carbone organique particulaire et dissous (COP, COD), la matière dissoute (CDOM) et en suspension (MES) et la concentration en chlorophylle a (chla). Si de bonnes avancées ont été entreprises sur les deux premiers aspects par la communauté internationale, sujet de la thèse de Dat Dinh Ngoc (thèse USTH, soutenance Janvier 2020), les algorithmes bio-optiques restent encore à développer, et un grand effort de validation doit être entrepris. Les informations fournies à différentes échelles sur plus de 20 ans (et en particulier à haute résolution spatiale) par les différentes archives couleur de l'eau seront exploitées afin de caractériser la dynamique biogéochimique des domaines estuariens et côtiers Vietnamiennes: delta du fleuve Rouge, delta du Mékong, zones de mangroves et d'aquaculture. Il s'agira en particulier caractériser les schémas de variation temporelle via des approches statistiques adaptées (e.g. Census X-11 décomposition) permettant de caractériser la dynamique des variations saisonnières, les évolutions à long terme, et les variations irrégulières. Une comparaison des dynamiques observées sur l'ensemble des eaux côtières vietnamiennes avec celles décrites via les données à haute résolution spatiale acquises au niveau des différentes sites d'intérêt spécifique du projet sera effectuée. Le dernier axe de la thèse, qui constitue l'objectif principal de la thèse, est consacré à l'étude du lien entre la variabilité environnementale telle que mise en avant par l'observation satellite, et les variations des forçages environnementaux naturels (débits des cours d'eau, marée, évènements climatiques extrêmes : cyclones) et anthropiques (aménagement estuariens et côtiers, aquaculture...).

The recent development of radiometric quality (eg LandSat-8) and the appearance of new sensors with high spatial resolution with relatively short revisit time (Sentinel-2, 5 days) offers an innovative possibility of obtaining information at scales (e.g. 30 m resolution) on the biogeochemical dynamics of the coastal and estuarine environment, which are particularly complementary to those provided by historical (eg MERIS) or more recent (eg Sentinel- 3.) satellites. Exploiting the potential offered by these recent sensors requires specific methodological developments. In order to convert the signal at the top of the atmosphere into useful biogeochemical parameters, it is indeed necessary to i) be able to detect water pixels, ii) correct atmospheric effects in order to obtain marine reflectance, the only carrier of exploitable information and iii) to relate this marine reflectance to the biogeochemical parameters of interest (bio-optical algorithms). The biogeochemical parameters considered within the framework of this thesis are as follows: particulate and dissolved organic carbon (POC, DOC), color dissolved organic matter (CDOM), suspended matter, and the concentration of chlorophyll-a (chla). While good progress has been made on the first two aspects by the international community, Dat Dinh Ngoc's thesis (USTH thesis, defense January 2020), bio-optical algorithms still need to be developed, and a major validation effort. must be undertaken. The information provided at different scales over more than 20 years (and in particular at high spatial resolution) by various ocean color archives will be used to characterize the biogeochemical dynamics of several estuarine and coastal areas in Vietnam: Red River Delta, Mekong Delta, mangrove and aquaculture areas. In particular, this will involve characterizing the patterns of temporal variation via adapted statistical approaches (e.g. Census X-11 decomposition) making it possible to characterize the dynamics of seasonal variations, long-term evolutions, and irregular variations. A comparison of the dynamics observed over the Vietnamese coastal waters with those described via high spatial resolution data acquired at the various sites of specific interest of the project will be made. The last axis of the thesis, which constitutes the main objective of the thesis, is devoted to the study of the link between environmental variability as highlighted by satellite observation, and variations in natural environmental forcings (flow rates of streams, tides, extreme climatic events: cyclones) and anthropogenic (estuarine and coastal development, aquaculture, etc.).