Projet H2020 INDRO : Indicateurs de télédétection pour la surveillance de la sécheresse

Le projet INDRO a débuté le 1er mai 2017 et s'est terminé le 20 août 2019. Il a été dirigé par le Dr Manuela Balzarolo sous la supervision du coordinateur du projet, le professeur Josep Peñuelas, au Centre de recherche en écologie forestière et applications (CREAF).

La température de l’air et les régimes de précipitations à l’échelle mondiale évoluent. Selon le 4e rapport d’évaluation du GIEC (2012), une partie importante du monde sera affectée par une diminution des précipitations. Selon des scénarios conservateurs, les changements climatiques futurs devraient probablement inclure de nouvelles augmentations de la température moyenne (environ 2 à 4 °C à l’échelle mondiale d’ici 2100) avec un assèchement important dans certaines régions, ainsi qu’une augmentation de la fréquence et de la gravité des sécheresses extrêmes, des chaleurs extrêmes et des vagues de chaleur.

La sécheresse affecte le bilan du carbone terrestre en modifiant à la fois les taux d’absorption du carbone par la photosynthèse (c’est-à-dire la productivité primaire brute – GPP) et de libération par la respiration totale de l’écosystème, ainsi que le couplage entre eux.

La réponse des écosystèmes terrestres à la sécheresse peut être analysée à l’aide de techniques de télédétection (TS). Les indicateurs de télédétection peuvent fournir un moyen efficace d’obtenir des conditions d’écosystème en temps réel et offrir une gamme d’observations spatiales et temporelles sur les changements dans la structure, la fonction et les services de l’écosystème. Les différents indicateurs RS diffèrent dans leur sensibilité aux changements de l'état photosynthétique, mais la plupart (y compris l'indice de végétation différentiel normalisé - NDVI) ne sont pas sensibles aux changements rapides de la photosynthèse des plantes induits par des facteurs de stress environnementaux courants, tels que la sécheresse. Cela est dû au fait que la plupart des indicateurs RS n’ont pas de relation directe avec la fonction photosynthétique et sont plutôt des indicateurs de biomasse verte et, par conséquent, de structure de la canopée, plutôt que de fonction de la canopée.

De plus, les communautés de modélisation écologique et de télédétection s’intéressent particulièrement au concept d’efficacité d’utilisation de la lumière (LUE). Cependant, aucun consensus n’a été atteint sur l’algorithme le plus approprié pour l’LUE, et les scientifiques doivent encore comprendre pleinement si (et comment) les modèles doivent simuler l’LUE en fonction de facteurs environnementaux (c’est-à-dire la température et la disponibilité de l’eau).

L’objectif général du projet INDRO était de comprendre la variabilité spatiale et temporelle de la productivité primaire brute des écosystèmes dans diverses conditions environnementales en étudiant la relation entre les indicateurs à distance et l’état physiologique des plantes à l’échelle mondiale. Cet objectif général a été traduit en objectifs spécifiques suivants :

Objectif 1 : Revoir la définition de la sécheresse et étudier son effet sur la productivité des écosystèmes en analysant les observations in situ.
Objectif 2 : Déterminer les indicateurs de télédétection les plus appropriés pour évaluer la productivité des écosystèmes dans des conditions de sécheresse.
Objectif 3 : Démontrer l’applicabilité de la méthodologie et des indicateurs définis en les testant et en les validant sur des sites de test spécifiques.

Pour atteindre ces objectifs, le projet INDRO a combiné des observations in situ de la structure de l’écosystème (par exemple, la biomasse, la teneur en azote des feuilles, l’indice de surface foliaire) et de la productivité (par exemple, le GPP dérivé de la technique de covariance des tourbillons) avec des données satellitaires disponibles à partir de différentes plateformes (par exemple, MODIS, Proba-V et Sentinel-2).