Concentrations quotidiennes de chlorophylle et de matières en suspension par satellite (Sentinel 3A et 3B) pour la côte de la Colombie-Britannique et le sud-est de l'Alaska

Il s'agit d'un ensemble de données continu d'images quotidiennes entièrement traitées de la chlorophylle-a (Chla) et des particules en suspension (SPM) des Sentinelles 3A et 3B pour les eaux côtières et extracôtières de la Colombie-Britannique (BC) et du sud-est de l'Alaska. Les satellites Sentinel 3A et 3B sont des satellites océanographiques de l'Agence spatiale européenne (ESA) exploités conjointement avec l'Organisation européenne pour l'exploitation de satellites météorologiques (EUMETSAT). L'instrument de coloration de l'océan et de la terre (OLCI) embarqué à bord des deux satellites a une résolution spatiale de 300 m, une couverture temporelle quasi quotidienne (lorsque 3A et 3B sont combinés), 21 bandes spectrales comprises entre 400 et 1 200 nm, un rapport signal/bruit élevé et une bande hors nadir centrée pour minimiser les reflets du soleil sur l'océan. Ces caractéristiques rendent les instruments bien adaptés à l'extraction de produits biogéochimiques dans des eaux côtières optiquement complexes.

À l'Université de Victoria (Colombie-Britannique, Canada), le laboratoire de télédétection SPECTRAL a effectué une évaluation approfondie des méthodes pour les meilleures extractions régionales de Chla et de SPM. La validation à l'aide de données in situ a donné les meilleurs résultats en utilisant l'imagerie de niveau 1 traitée avec l'algorithme basé sur PolyNomial appliqué au processeur MERIS (POLYMER). Après validation, le laboratoire SPECTRAL et la MOD (ularity) Squad ont développé un système de traitement automatisé qui : 1) télécharge des images depuis le service Web CODA (Marine Copernicus Online Data Access) ; 2) applique du POLYMÈRE et un balisage et ; 3) mosaïque l'imagerie pour obtenir des concentrations de Chla et de SPM entièrement traitées dans la région d'étude. De plus, une interface Web publique interactive a été créée pour visualiser les résultats en temps quasi réel sur www.algaeexplorer.ca (fournis dans les ressources). Les détails complets de validation sont fournis dans Giannini et al. (2021) et les détails de traitement dans Jacoby et al. (2019) et Marchese et al. (2022) référencés dans les ressources.

En 2022, l'Institut Hakai a pris la responsabilité du projet, a ajouté le traitement de l'imagerie 3B, a créé une soumission automatique au Système intégré canadien d'observation des océans (CIOOS) et a mis à jour l'interface Web d'Algae Explorer.

Ce produit fournit les extractions régionales les plus connues de l'OLCI Chla et du SPM, qui présentent de faibles biais systématiques (< 1 %) et suivent les tendances saisonnières et spatiales attendues ; toutefois, la différence relative en pourcentage entre les données de validation et les extractions par satellite était élevée, notamment pour Chla (~ 83 %) en raison de la sous-estimation des fortes concentrations de Chla et potentiellement d'un artefact de discordances spatio-temporelles entre les échantillons de validation et les pixels de l'image. Le laboratoire SPECTRAL a effectué des comparaisons radiométriques initiales d'images 3A et 3B et a présenté des données hautement comparables ; toutefois, la comparaison des résultats biogéochimiques est toujours en cours. D'autres incertitudes existent dans les régions à forte turbidité (panache du fleuve Fraser et fjords) où des pixels de mauvaise qualité non corrigibles sont parfois observés. De plus, un problème de découpage des données non résolu est périodiquement présent et observé sous la forme d'une étroite bande de pixels déformés, qui échappe parfois au masque terrestre et traverse les images en diagonale au-dessus de l'île de Vancouver. Des efforts sont en cours pour corriger ce problème. Les utilisateurs des données doivent tenir compte de ces incertitudes et problèmes lors de l'utilisation des données.

La télédétection par satellite est de plus en plus utilisée pour étudier les processus de surface des océans aux résolutions spatiales et temporelles requises pour comprendre la variabilité à long terme dans un contexte de changement climatique. La chlorophylle-A est la mesure la plus largement utilisée de la biomasse du phytoplancton et elle est essentielle pour comprendre le phytoplancton, qui constitue la base du réseau trophique marin et contrôle le cycle biogéochimique des océans. Les particules en suspension sont un indicateur clé de la qualité de l'eau (c'est-à-dire la turbidité), les concentrations accrues réduisant la disponibilité de la lumière pour les espèces aquatiques.

Le financement a été fourni par la bourse postdoctorale UBC/Uvic Hakai Coastal Initiative, le réseau NCE Marine Environmental Observation Prediction and Response (MEOPAR) du NSERC, l'Agence spatiale canadienne (ASC), la Fondation canadienne pour l'innovation (CFI) et la subvention Discover du CRSNG accordée à Maycira Costa.

Il est demandé que Giannini et al. (2021), Jacoby et al. (2019) et Marchese et al. (2022) soient référencés si les données sont utilisées pour des recherches publiées et si l'ESA est reconnue comme le fournisseur de données.