Comme il est extrêmement fastidieux de visiter chacun des 650 hectares restaurés par arboRise pour évaluer la santé des nouvelles forêts, nous avons cherché à mesurer à distance la croissance des arbres. Mais comment faire ? « NDVI sentinel 2 » est la réponse!
Le satellite Sentinel II de l’Union Européenne prend tous les 5 jours une photographie infrarouge du sol terrestre avec une résolution de 10m (1 pixel: 10m x 10m = 100m2). Les données fournissent de nombreuses indications sur une région, telles que l’humidité/aridité, la présence de feux, et également la nature de la végétation. Avantage non négligeable: les données sont disponibles gratuitement (voir sur le Sentinel Playground).
La valeur qui nous intéresse est le «NDVI» (Normalized Difference Vegetation Index) qui correspond au taux de couverture végétale au sol, un bon indice de la quantité de biomasse, donc un indice de la quantité d’arbres (les forêts apparaissent clairement sur les cartes avec une nuance de vert plus foncée).
On extrait pour chaque terrain reboisé, la valeur NDVI (= la nuance de vert) de chaque pixel et on en calcule la valeur médiane, la biomasse du terrain:
Pour chaque terrain reboisé, on calcule ensuite la valeur NDVI médiane du «background», une superficie de 2km de côté autour du terrain (en soustrayant le NDVI des terrains présents dans le background)
Sur la base de l’indice de nébulosité de Sentinell II on élimine ensuite toutes les valeurs avec une couverture nuageuse probable supérieure à 90% (les taches violettes sur l’image ci-dessous):
On obtient ainsi pour chaque jour de données disponible (75 par année) et pour chaque terrain:
- Le NDVI médian du terrain
- La nébulosité à la verticale du terrain pour ce jour
- Le NDVI médian du background
- La nébulosité à la verticale du background pour ce jour
…44815 lignes pour la période du 1er janvier 2021 au 22 novembre 2022…
Le graphique ci-dessous représente les valeurs NDVI de 2021 et 2022 sur une seule année. Les valeurs des jours où la nébulosité médiane du background sur un ou plusieurs terrains était supérieure à 90% ont été supprimées:
On remarque que le NDVI en 2022 est inférieur au NDVI 2021 (lignes jaunes et vertes en dessous des lignes rouges et bleues). A ce stade trois hypothèses sont possibles:
- Il s’agit peut-être d’un changement de calibrage du satellite ou de la mesure (mais c’est peu probable) et ce changement devrait alors s’appliquer uniformément à toutes les mesures 2022, or le NDVI du Background baisse significativement plus (-0,19) que le NDVI des Polygones (-0,16)
- L’année 2022 a peut-être été plus aride que 2021, mais ce n’est pas confirmé par la population qui affirme au contraire que 2022 a été plus pluvieuse
- Il y a eu plus de feux et de déforestation en 2022…
Il faudra chercher à comprendre la raison de ce changement. Pour l’instant les comparaisons annuelles devront donc être interprétées avec précaution.
Par contre on observe très clairement l’effet de la saison des pluies:
- Un accroissement progressif de la biomasse de février à août
- Une nébulosité importante entre juin et octobre (moins de données pour cette période à cause des nuages)
Excellente nouvelle: En 2021 les polygones (les terrains arboRise) ont un NDVI moyen inférieur de 5,2% au background NDVI (normal, arboRise reboise des terrains dénudés), mais en 2022 le NDVI des polygones est supérieur de 3% au NDVI du background ! Et on constate une croissance positive de la différence entre la biomasse des terrains et la biomasse du background, ce qui veut dire que la biomasse sur les terrains arboRise croît plus rapidement qu’aux alentours:
Pour les terrains reboisés en 2021 on dispose de deux années de données et il est possible de les comparer: NDVI sentinel 2
La visualisation sur ce graphique permet d’identifier les «bons terrains» (en haut à droite) des «mauvais terrains» (en bas à gauche):
On constate que la majorité des terrains se situe dans la partie supérieure droite du graphique, une excellente nouvelle !
Mais quelle est l’adéquation de cette analyse satellitaire avec la réalité? Nous sommes allé voir sur place ce qu’il en est pour les terrains ID03 et ID09.
Pour le « mauvais » terrain n°3 on observe un sol appauvri suite à plusieurs années de cultures. Situé entre deux collines il s’agit probablement d’une zone de transhumance du bétail vers un point d’eau (bouses visibles). Le piétinement rend difficile la croissance de la végétation. On voit cependant de petits arbustes de 1,5m et 4 vestiges d’arbres totalement secs. Aucun signe de feu. Cette faible biomasse sur le terrain valide la mesure satellitaire du NDVI
En ce qui concerne le terrain n°9 il est impossible d’y pénétrer sans machette tellement la végétation est dense, en particulier les herbacées hautes de 3m. On voit plusieurs arbustes d’environ 2m et 3-4 arbres de 8m. A l’évidence ce terrain n’a été ni pâturé ni brûlé. Cette biomasse plus importante sur le terrain valide la mesure satellitaire du NDVI.
En conclusion les observations sur le terrain concordent avec les mesures de la biomasse par satellite. Il sera bien sûr nécessaire de confirmer cette corrélation à l’aide d’autres exemples.
Grâce à ces indices fournis par le Satellite Sentinel II nous pourrons ainsi cibler nos visites sur les terrains en forte croissance, pour en tirer des enseignements et partager ces bonnes pratiques avec les propriétaires des terrains, dont les images satellite indiquent qu’ils sont moins boisés. Cela servira de cas d’école dans le cadre des formations des familles terrains et des Comités de Gestion Communautaire.
Nous espérons également inspirer d’autres projets de reforestation qui pourront utiliser cette même technique pour évaluer la croissance de la biomasse sur leurs parcelles et gagner en efficacité.
Un immense MERCI à Sergiy pour son expertise en analyse de données GIS et NDVI sentinel 2 ainsi que ses précieux conseils !
