La bathymétrie est la technique qui permet de mesurer les profondeurs et le relief de l'océan, profond ou côtier. À proximité des côtes, la connaissance de ces paramètres est particulièrement utile pour la prévention des submersions marines, l'évaluation de l'érosion, la gestion environnementale, la sécurité de la navigation ou encore la planification d'infrastructures offshore.

Coûteuses et longues, les méthodes conventionnelles (lidar, sondeurs) ne permettent néanmoins pas de cartographier régulièrement et à grande échelle les zones côtières. Une grande partie reste donc mal cartographiée : seulement 1 % des eaux françaises l'est chaque année, y compris outre-mer.

Face à cette limitation structurelle, une équipe de recherche issue du CNES, de l’IRD, du LEGOS et du SHOM a exploré une approche différente : exploiter les signaux des vagues observées par satellite pour en déduire la profondeur des fonds marins. Leurs travaux ont fait l'objet ce mardi 16 décembre d'une publication dans la revue Nature (lien en anglais).

Le premier atlas mondial de bathymétrie côtière obtenu par satellite

L'initiative Satellites to Shores (S2Shores) utilise les motifs de vagues visibles dans les images optiques Sentinel-2 pour estimer la profondeur, y compris dans des eaux troubles, jusque-là inaccessibles aux méthodes optiques classiques. Cette approche contourne l'un des principaux blocages de la bathymétrie satellitaire traditionnelle. 

Grâce à cette technique, et au traitement de plus d'un million d'images Sentinel-2 (!), les chercheurs ont ainsi pu élaborer un atlas, premier produit global cohérent de bathymétrie côtière dérivée d'images satellites. 

Certaines zones côtières se trouvent ainsi cartographiées pour la première fois, notamment dans les pays du Sud qui ne disposent pas de moyens de cartographie en mer. Ces nouvelles données couvrent typiquement les plateaux continentaux et les zones littorales peu profondes comme les deltas, soit des profondeurs de 5 à 50 m. Ils révèlent des structures à fines échelles comme des bancs de sables et des chenaux, importants pour la compréhension des phénomènes d'érosion littorale, la navigation ou la circulation océanique.​

Ces résultats ouvrent l'accès à une connaissance inédite des fonds côtiers à l'échelle planétaire et apportent une réponse concrète au manque chronique de données bathymétriques dans les régions à enjeux.

Vers un cartographie encore plus fine des fonds côtiers

Cet atlas à 1 km de résolution constitue une première étape vers une cartographie plus fine et dynamique des fonds côtiers. Les travaux en cours visent à développer :

• une adaptation du cadre S2Shores vers l'intégration de nouvelles méthodes et missions spatiales qui répliquent digitalement le continuum terre-mer,
• un raffinement d'échelle pour atteindre de plus hautes résolutions,
• une version évolutive dans le temps, adaptée au suivi des impacts du changement climatique,
• l'intégration progressive dans les chaînes opérationnelles de modélisation océanique et côtière pour améliorer la prévision des risques d'érosion/submersion liés aux vagues et niveaux de la mer extrêmes, ainsi que la gestion et l'aménagement côtier, en particulier dans les pays du Sud,
• l'applicabilité de S2Shors dans le développement des futurs jumeaux numériques océans et côtiers pourra être ainsi facilitée.