Des chercheurs de l’University of Oxford et de la Technische Universität München ont mis au point une méthode novatrice permettant de cartographier les marées côtières avec une résolution de seulement 100 mètres grâce à l’analyse de photographies de rivage prises par satellite sur une période de quatre décennies.
Une résolution inédite pour mesurer les marées côtières
Les marées influencent l’aménagement des littoraux, la navigation et les risques d’inondation, mais leur mesure près des côtes souffre traditionnellement d’importantes limites. D’un côté, les marégraphes classiques n’enregistrent le niveau de l’eau qu’en des points précis ; de l’autre, les mesures radar par satellite manquent de précision en raison de leur portée couvrant des dizaines de kilomètres, selon les détails publiés dans l’étude menée conjointement par l’University of Oxford et la Technische Universität München.
Pour combler cette lacune, l’équipe de recherche a exploité plus de 40 ans de données de rivage issues du programme Landsat, piloté par la NASA et l’US Geological Survey. En considérant la plage elle-même comme une règle de mesure, les scientifiques suivent le déplacement de la ligne de rivage au rythme de la montée et de la baisse de la mer. En combinant cette position avec la pente du littoral, ils parviennent à calculer les variations du niveau de la mer à l’échelle locale.
Variations locales et analyse des données satellitaires
L’application de cette méthode aux côtes du Pacifique a mis en lumière de fortes disparités à courte distance. Dans le South Taranaki Bight, en Nouvelle-Zélande, les niveaux de marée varient de près d’un mètre sur un trajet de seulement 90 kilomètres le long de la baie. Près de Christchurch, les marées dans la baie de Pegasus s’avèrent supérieures d’environ 40 centimètres à celles relevées plus au sud près de la rivière Rakaia, d’après les observations rapportées sur les variations le long des littoraux.
Le Dr Thomas Monahan, de l’University of Oxford, a indiqué via Tech Explorist que les variations de marée à courte échelle peuvent faire toute la différence entre deux régions voisines qui sont épargnées ou inondées lors d’une même tempête, et qu’à mesure que ces méthodes mûriront, elles pourraient contribuer à des prévisions de marée beaucoup plus localisées, indiquant aux gens non seulement ce que fait la marée près d’ici, mais aussi ce qu’elle fait à leur plage.
Du point de vue technique, la base de données CoastSat intègre des images des missions Landsat (1984 à nos jours) pour cartographier les positions du rivage en détectant l’interface eau-sable sur chaque image optique sans nuages. L’utilisation combinée du Modified Normalized Difference Water Index et d’une classification d’images permet de distinguer l’eau, l’écume, le sable et d’autres couvertures du sol. Un algorithme de contournage extrait ensuite la ligne d’eau avec une résolution sous-pixel, intersectée par des transects normaux espacés de 100 mètres, selon les spécifications techniques de l’article de recherche paru dans Nature.
Perspectives pour l’observation des océans et la protection des côtes
Cette approche permet d’analyser de vastes séries temporelles à l’aide d’algorithmes avancés, ouvrant la voie à une exploitation efficace de millions d’images. L’analyse harmonique et de réponse, qui s’appuie sur des méthodes développées dès le XIXe siècle et similaires à celles de la base de données TICON, permet aux chercheurs d’isoler les composantes de marée telles que M2, K2, N2, O1 et Q1, après suppression d’une tendance linéaire et des valeurs aberrantes.
Le Dr Michael Hart-Davis, de DGFI-TUM, a souligné via Tech Explorist que les marées constituent un moteur essentiel de l’océan et du système climatique mondial et qu’elles sont étudiées depuis des siècles, tout en précisant que la zone côtière, où elles ont le plus d’impact sur la navigation, les déversements de pollution, la sécurité et les inondations, reste une lacune dans la connaissance océanographique, et que en montrant que les images satellite du littoral peuvent être utilisées pour surveiller les marées océaniques, leur nouvelle étude ouvre des applications importantes, allant de l’amélioration des modèles scientifiques et des prévisions à la protection côtière et à l’aide aux communautés pour devenir plus résilientes dans un environnement en mutation.
Les auteurs soulignent que ces avancées comblent un angle mort de l’océanographie côtière et pourraient s’avérer particulièrement utiles dans les régions disposant de peu de marégraphes, comme le continent africain, où les populations côtières sont très exposées aux risques d’inondation. À mesure que des satellites dotés d’une meilleure imagerie, à l’instar de Sentinel-2 de l’Agence spatiale européenne, renforcent la couverture disponible, la précision de ces modélisations continuera de progresser face aux défis du changement climatique.