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1 Institut National Agronomique de Tunisie Institut National Agronomique de Tunisie CARACTERISATION ET SUIVI DE LA PRODUCTION PRIMAIRE DES ECOSYSTEMES.

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1 1 Institut National Agronomique de Tunisie Institut National Agronomique de Tunisie CARACTERISATION ET SUIVI DE LA PRODUCTION PRIMAIRE DES ECOSYSTEMES ARIDES A LAIDE DES IMAGES SATELLITALES Lutte Contre la Désertification Présenté par : BOUZGUENDA Neila BOUZGUENDA Neila Centre National de la Cartographie et de Télédétection

2 2 Introduction Introduction Problématique Problématique Objectif Objectif Zone détude Zone détude Matériels et Méthodes Matériels et Méthodes Résultats Résultats Conclusion Conclusion Plan

3 3 Introduction Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion La végétation des écosystèmes arides du sud Tunisien représente une ressource dune grande importance de point de vue écologique, pour la protection de lenvironnement contre la désertification Une gestion efficace de cette ressource nécessite un suivi de sa dynamique à partir des indicateurs écologiques pertinents comme la production primaire qui est identifiée comme une information clé pour : lévaluation de létat des écosystèmes La production primaire : exprime la capacité de photosynthèse, cest-à-dire la quantité dassimilas produits par les végétaux sur une surface donnée à un instant donné

4 4 Problématique Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Ces écosystèmes sont des milieux complexes caractérisés par un dynamisme élevé qui résulte : Des changements rapides et intenses entraînant, la réduction en superficie des steppes, le déclin de la production de biomasse et la dégradation jusquà lextrême de la végétation et du sol Et dune hétérogénéité induite par la répartition éparse et clairsemée de la végétation Doù la nécessité dune quantification précise, rapide et dune façon répétée de lindicateur biomasse pour un suivi à long terme des écosystèmes

5 5 Objectif Développer une méthodologie permettant d'intégrer un modèle de production et des mesures satellitales pour reproduire l'évolution de la croissance de la végétation des écosystèmes Développer une méthodologie permettant d'intégrer un modèle de production et des mesures satellitales pour reproduire l'évolution de la croissance de la végétation des écosystèmes Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion

6 6 Région naturelle des basses plaines méridionales orientales de Tunisie Couvre environ ha Étalée sur les gouvernorats: Sidi Bouzid au Nord, Sfax à lEst, Gabès au Sud et à lOuest Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Localisation

7 7 Climat Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Avec des précipitations annuelles très irrégulières comprises entre (100 et 200 mm), La région est située en zone bioclimatique aride inférieur Aridité climatique liée à la conjugaison Une saison sèche qui sétend sur toute lannée. Des précipitations faibles Températures élevées (T° annuelle moyenne > 20°C)

8 8 La végétation naturelle Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Les steppes sont dominées par des buissons bas ligneuxchaméphytes), des pérennes xérophiles peu couvrantes et des plantes annuelles éphémères qui se développent rapidement après les pluies de lhiver Les steppes sont dominées par des buissons bas ligneux (chaméphytes), des pérennes xérophiles peu couvrantes et des plantes annuelles éphémères qui se développent rapidement après les pluies de lhiver Ces steppes comprennent des associations végétales formant des séquences de végétations Ces steppes comprennent des associations végétales formant des séquences de végétations Séquence à Rhanterium suaveolens et Artemisia campestris sur sols sableux RK (RK0, RK1, RK2) Séquence à Rhanterium suaveolens et Artemisia campestris sur sols sableux RK (RK0, RK1, RK2) Séquence à Anarrhinum brevifolium et Zygophyllum album sur substrats squelettiques gypseux AZ (AZ0, AZ1, AZ2) Séquence à Anarrhinum brevifolium et Zygophyllum album sur substrats squelettiques gypseux AZ (AZ0, AZ1, AZ2) Séquence à Artemisia herba-alba sur sols limoneux AA (AA0, AA1, AA2) Séquence à Artemisia herba-alba sur sols limoneux AA (AA0, AA1, AA2) représentent près des trois quarts de la superficie globale de la région

9 9 Δ MST = ε i. ε c. ε a. Rg Modèle simple defficiences de Monteith Permet de calculer la production annuelle de matière sèche en fonction du rayonnement solaire incident total par l'intermédiaire de trois efficiences : Permet de calculer la production annuelle de matière sèche en fonction du rayonnement solaire incident total par l'intermédiaire de trois efficiences : Climatique (ε c ) : la fraction de rayonnement photosynthétiquement actif dans le rayonnement global (constante à léchelle local avec une moyenne de 0,48) Climatique (ε c ) : la fraction de rayonnement photosynthétiquement actif dans le rayonnement global (constante à léchelle local avec une moyenne de 0,48) D'interception du rayonnement (ε i ) : la capacité du couvert végétal à intercepter le rayonnement photosynthétiquement actif D'interception du rayonnement (ε i ) : la capacité du couvert végétal à intercepter le rayonnement photosynthétiquement actif De conversion biologique du rayonnement photosynthétiquement actif en matière sèche (ε a ) De conversion biologique du rayonnement photosynthétiquement actif en matière sèche (ε a ) Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion

10 10 CAPTEURRESOLUTIONDATENIVEAU DE CORRECTION Landsat 7 TM30 m Une série de 11 images de 1986 à mars 1999 En réflectance Landsat 7 TM30 m14/10/1999Brute (CN) Données satellitales Le logiciel de traitement dimages : Envi 4.2 Le logiciel de SIG : ArcGIS (ArcInfo Desktop) Version 9.2 La carte des systèmes écologiques (Hanafi, ) Données cartographiques Données de terrains Le spectroradiomètre portable ASD (Analytical Spectral Devices) Le spectroradiomètre Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Logiciels Matériels et données utilisés Matériels et données utilisés La production primaire de lannée 1999 des écosystèmes

11 11 Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Démarche proposée Validation Données de terrains Prétraitement et corrections radiométriques Données Satellitales Efficiences de conversion Modèle utilisé (Monteith) Paramétrage Carte des PP estimées (modèle de Monteith) 1999 Modélisatio n Forçage f APAR PP 1999 estimées à partir du modèle de Monteith Caractérisation des (ROIs) parcelles et création des néo- canaux MSAVI 1999 Modified Soil adjusted vegetation Index Image Landsat 1999 (CN) Production primaire mesurée de lannée 1999

12 12 Rayonnement global annuel (1999) Efficience climatique PAR i Production primaire annuelle (1999) estimée Accroissement annuel en biomasse 1999(mesuré) MSAVI (ROIs) (1999) f APAR ( ε i ) PAR a Efficience de conversion Relation linéaire a=MS/PARa Forçage Démarche d'application du modèle de Monteith Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion PAR i : Rayonnement photosynthétiquement actif intercepté PAR a : Rayonnement photosynthétiquement actif absorbé

13 13 Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Calcul du f APAR : Stratégie de forçage Données Terrain (Végétation naturelle) Image f APAR ( variable biophysique) Image en réflectance (information radiométrique) Observation spatiale Image MSAVI Stratégie de forçage f APAR = f(MSAVI)

14 14 Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Relation linéaire f APAR – MSAVI « Forçage » Écosystèmes RK2 Les Coefficients de la relation sont déterminés directement des images selon deux hypothèses f APAR = 0 associé à la valeur min de MSAVI sur limage (sol nu) f APAR = 1 associé à la valeur max de MSAVI (densité max de la végétation) Écosystèmes AA2 Selon le principe que le f APAR et le MSAVI sont linéairement reliés

15 15 Équations des relations linéaires entre f APAR et MSAVI Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Écosystèmes f APAR AZ0 f APAR = 8,0835 MSAVI - 0,2111 AZ1 f APAR = 7,4139 MSAVI - 0,2319 AZ2 f APAR = 10,697 MSAVI - 0,5151 AA0 f APAR = 10,361 MSAVI - 0,1665 AA1 f APAR = 4,0927 MSAVI - 0,0488 AA2 f APAR = 10,77 MSAVI - 0,0175 RK0 f APAR = 5,2804 MSAVI - 0,0755 RK1 f APAR = 10,733 MSAVI - 0,4925 RK2 f APAR = 9,2165 MSAVI - 0,4221 Les équations de régressions ont permis de calculer pour chaque pixel de limage le f APAR correspondant

16 16 Efficience de conversion Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion ε a de lécosystème RK2 pour lannée 1999 Accroissement en biomasse annuel – Quantité dénergie absorbée ε a prend la valeur de la pente de cette relation Lefficience de conversion dénergie lumineuse en énergie chimique est exprimée à partir de la relation : PAR a MST εaεa =

17 17 Efficiences de conversion des écosystèmes pour l année 1999 Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Écosystèmes E conversion [g MS / MJ PAR/ m²] AZ0 0,017 AZ1 0,037 AZ2 0,114 AA0 0,017 AA1 0,048 AA2 0,069 RK0 0,024 RK1 0,058 RK20,076 RK2 et AZ2 se distinguent par rapport aux autres écosystèmes par des vitesses de croissance plus importantes AZ0 et AA0 ont les plus faibles vitesse de croissance ε a est proportionnelle à la quantité de biomasse produite par lécosystème

18 18 Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Efficacité photosynthétique des écosystèmes Très comparable à nos résultats (1999) Ces résultats peuvent vérifier que : Lefficience de conversion reste constante pour chaque écosystème Efficacité pour la production / PAR a 1982 ) (Floret et Pontanier )1999 AZ2 0,016 % 0.03 % RK2 0,018 %0.02 %

19 19 Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Une mesure de lerreur de prédiction du modèle RMSEP = 145,8 kg/ha Le modèle rend a priori bien compte des gammes de variation observées pour l'ensemble des variables La corrélation valeurs simulées - valeurs mesurées Bien que le coefficient de régression r²= 0,83 est proche de 1 Comparaison entre PP mesurées et PP estimées (1999) Il nest pas suffisant pour lévaluation du modèle

20 20 Introduction Zone détude Matériels et Méthodes Résultats Conclusion Cet erreur est du principalement aux difficultés de quantifier les paramètres qui interviennent dans le modèle et aux erreurs des mesures de terrains Lestimation de la production est très sensible à la qualité du signal satellitale utilisé Lajustement de la relation linéaire f APAR -MSAVI est elle aussi très importante Les différentes données de rayonnement n'induisent pas de différences flagrantes au niveau des estimations Bien que l'efficience de conversion soit considérée constante à chaque écosystème, elle constitue elle aussi une source d'erreurs à ne pas négliger Lerreur de prédiction du modèle

21 21 Carte des PP mesurées 1999 ( Allométrique) Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Carte des PP estimées (modèle de Monteith) 1999 La spatialisation des résultats estimées par le modèle de Monteith

22 22 Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion Conclusion La méthodologie adoptée sest avérée concluante dans la mesure où lutilisation du modèle de production suivi-évaluation des écosystèmes arides, à partir de leur potentiel biologique est rendue possible Le modèle de Monteith propose une approche dont l'originalité satellitale de calculer l'interception du PAR en fonction d'indices de végétation La stratégie d'assimilation de données satellitales permet l'ajustement de paramètres nécessaires à une modélisation fiable Pertinence dune synergie Une alternative pour évaluer la PP de façon précise, consistante, avec une bonne répétitivité, et à l'échelle de lécosystème

23 23 Introduction Zone détude Mat é riels et M é thodes Résultats Conclusion A lavenir, il semble envisageable d'appliquer le concept d'assimilation à léchelle régionale, où aucune information terrain n'est disponible, en combinant les informations télédétectées à haute et basse résolutions spatiales Perspectives

24 24 Merci pour votre attention


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