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Données satellitaires utilisées

Les données utilisées ont été choisies en tenant compte de leur accessibilité et des objectifs fixés. Plusieurs capteurs sont disponibles pour les données de la chlorophylle-a, de la température de surface et du rayonnement photosynthétique actif, mais le capteur MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) du satellite Aqua a été considéré dans cette étude à cause de l’accès plus facile des données mais aussi de la série historique plus longue qui va de 2002 à maintenant. Le capteur MODIS a été installé à bord des satellites Terra et Aqua par la NASA le 18 décembre 1999 (Terra) et le 4 mai 2002 (Aqua). Fréquemment utilisés comme source de données environnementales dans de nombreuses régions du monde, les divers produits issus de MODIS décrivent les caractéristiques terrestres, océaniques et atmosphériques. Les satellites tournent continuellement autour de la terre et servent à étudier les processus et tendances à toutes les échelles, du local au global. Les instruments enregistrent des données dans 36 bandes spectrales avec des longueurs d’ondes allant de 0.4 à 14.4µm avec une résolution spatiale de 4km. Les données du capteur MODIS-Aqua sont disponibles sur le site de la NASA (https://modis.gsfc.nasa.gov/data/) et sont distribuées suivant quatre niveaux de traitement :
i) Niveau L0 : constitué des données brutes qui sont stockées dans un format « pds » (Production Data Set), de manière à pouvoir être traitées par n’importe quel utilisateur ;
ii) Niveau L1 : qui renferme des données de radiances de types L1A (données brutes calibrées) et L1B (données brutes calibrées et géoréférencées) ;
iii) Niveau L2 : ce sont des données de type L1B auxquelles on a appliqué les corrections atmosphériques. Elles sont directement exploitables pour traiter les paramètres de surface ;
iv) Niveau L3 : ce sont des données de niveau L2 qui sont améliorées en composant deux ou plusieurs images (composition de bandes ou composition des périodes d’observation).
Dans cette étude, une série de données mensuelles de résolution spatiale de 4km et de niveau de traitement L3 a été utilisée sur une période de 15 ans (2003 à 2017), pour permettre de détecter et étudier la variation spatio-temporelle de la concentration de la chlorophylle-a, du rayonnement photosynthétique actif et de la température de la surface de l’océan à travers la ZEE du Sénégal.

Variables satellitaires et indicateurs dérivés

Des indicateurs biophysiques tels que les anomalies mensuelles et l’indice d’upwelling ont été calculés à partir des images satellitaires pour le suivi des ressources pélagiques.
Dans un premier temps, ont été calculées : i) la moyenne historique des trois variables, ii) les moyennes mensuelles des variables sur toute la série, de janvier à décembre, pour l’étude des variations intra-annuelles, iii) la moyenne de chaque année de la série pour étudier les variations interannuelles, et iv) l’anomalie mensuelle de la température. L’anomalie mensuelle correspond à la différence entre la valeur de température d’un mois donné et la valeur moyenne du même mois sur toute la série d’observation disponible (Ndiaye, 2018). Les moyennes historiques ont été calculées à partir de la formule suivante : Moy= ∑ Où Moy = moyenne; n= nombre de mois/année; xi = valeur d’un(e) mois/année.
Un upwelling côtier est un processus physique qui crée, sous l’action du vent, un flux vertical ascendant à la côte. Ce flux prend naissance le long du talus continental et est dirigé vers la surface. Il apporte sur le plateau continental des eaux d’origine sub-superficielle; ces eaux sont ensuite entraînées vers le large, en dehors de la zone de remontée, par la dérive de surface (Roy, 1991).
L’indice d’upwelling côtier a été calculé à partir des formules données par Demarcq et Faure (2000). Il s’agit des indices d’upwelling liés à la chlorophylle-a et à la température de surface de l’océan. L’indice d’upwelling lié à la chlorophylle-a (IUCchla) est le rapport de l’écart entre le maximum de chlorophylle (chlamax) relevé au large et le minimum de chlorophylle (chlamin) relevé près de la côte, le long du même parallèle et le maximum de chlorophylle (chlamax). Cet indice est calculé avec la formule suivante : IUCchla= (chlamax—chlamin) /chlamax
L’indice d’upwelling côtier lié à la température de surface de l’eau (IUCsst) est le rapport de l’écart entre le maximum de température (SSTmax) relevé au large et le minimum de température (SSTmin) relevé près de la côte, le long du même parallèle, et l’écart entre le maximum de température (SSTmax) et la température théorique (SSTup). La température théorique des masses d’eaux résurgentes résulte d’un mélange des Eaux Centrales de l’Atlantique Sud et de l’Atlantique Nord à l’endroit observé, et est obtenue par des mesures in situ. Dans la littérature la SSTup de référence dans la zone nord-ouest africaine est de 14°C (Diba, 2013). IUCsst= (SSTmax-SSTmin) / (SSTmax-SSTup)
Tous les calculs ont été effectués avec la version 3.5.3 du logiciel R (https://cran.r-project.org/bin/windows/base/) via son interface RStudio. Plusieurs scripts ont été élaborés pour calculer les moyennes annuelles et mensuelles, mais aussi de visualiser les images des différentes variables satellitaires et indicateurs dérivés.

Ressources pélagiques et débarquements

Les caractéristiques biologiques des poissons pélagiques (durée de vie courte, grande fécondité, taux de mortalité naturel élevé, dépendance du plancton pour leur alimentation) font qu’ils sont très sensibles aux forçages environnementaux (Jeyid, 2016). De plus, étant très mobiles et bons nageurs, les poissons pélagiques peuvent réagir rapidement aux changements de leur environnement. Il s’agit d’espèces très importantes, jouant un rôle social et économique majeur en dépit de leur faible valeur marchande et contribuant, de façon significative, à nourrir les populations nationales, à créer de nombreux emplois et soutenir la balance commerciale du Sénégal avec des effets bénéfiques sur les richesses nationales (Mbengue, 2012). Elles constituent des ressources marines d’importance stratégique et représentent 71% des débarquements totaux de la pêche maritime sénégalaise (Mbengue, 2012).
Les données de débarquements provenant de la Direction des Pêches Maritimes (DPM) ont été analysées en relation avec les variables satellitaires. Ces données disponibles dans les rapports de la DPM entre 2003 et 2017.
Pour cette étude, seules les mises à terre mensuelles par espèce de la pêche artisanale et de la pêche industrielle des ressources pélagiques (poissons) ont été considérées. Les six espèces de poisson étudiées sont la sardinelle, l’ethmalose, le chinchard, le maquereau, la carangue et la sardine. Ces espèces ont été choisies car elles représentent sur le plan quantitatif, les principales ressources pélagiques exploitées au Sénégal.

Sardinelle

Les sardinelles capturées dans la ZEE du Sénégal sont composées de deux espèces en l’occurrence la sardinelle ronde (Sardinella aurita) et la sardinelle plate (Sardinella maderensis). Les nombreuses campagnes effectuées montrent que ces deux espèces sont distribuées dans une vaste zone allant du sud du Maroc au sud du Sénégal. Les migrations effectuées par ces espèces sont en étroite relation avec le front thermique.
Pour la sardinelle ronde, la présence de juvéniles est notée le long des zones côtières aussi bien en saison froide qu’en saison chaude. Ces observations confirment la présence de nurseries au sud du Sénégal. Les adultes de cette espèce effectuent des migrations saisonnières (Deme et al, 2012).
La sardinelle plate est aussi une espèce à affinité biogéographique tropicale. Le stock à une distribution très côtière. La même nurserie décrite pour la sardinelle ronde est celle de la sardinelle plate.
Une grande partie de la pêche artisanale est dominée par les sardinelles qui sont essentiellement destinées à la consommation nationale et à la transformation. Ces pélagiques jouent un grand rôle dans la sécurité alimentaire et constituent de ce fait des ressources extrêmement sensibles.

Ethmalose

L’ethmalose (Ethmalosa fimbriata) est une espèce euryhaline qui fréquente les zones littorales, en général proches de l’embouchure des grands fleuves, pouvant passer une partie ou toute sa vie dans les eaux mixohalines intérieures (fleuves, estuaires, deltas, lagunes). Les ethmaloses pénètrent saisonnièrement loin à l’intérieur des terres, remontant notamment les fleuves Sénégal à 140 km de l’embouchure (Kébé et al., 2015) ; et en mer, elles restent très près du littoral. Au Sénégal, les débarquements de cette espèce sont issus de la pêche artisanale et sont destinés à la consommation nationale et à la transformation.
Figure 3 : Ethmalose (Ethmalosa fimbriatta)

Chinchard

Les chinchards sont des espèces qui préfèrent les eaux tropicales et tempérées. Elles se répartissent le long des côtes à plus de 300 m et occupent de préférence les secteurs les plus profonds du plateau continental. Au Sénégal, la plupart des débarquements sont constitués du chinchard jaune (Caranx rhonchus) et du chinchard noir (Trachurus trecae) qui représentent un important potentiel économique.
Le chinchard noir se rencontre toute l’année sur les côtes sénégalaises (Boely et al., 1973) et le chinchard jaune est abondant sur le plateau continental. Cependant, les meilleurs rendements sont obtenus dans le domaine pélagique au-dessus du rebord du talus continental. Le chinchard jaune est nettement plus pélagique que le chinchard noir.

Maquereau

Les débarquements des espèces de maquereaux au Sénégal concernent essentiellement le maquereau espagnol et le maquereau bonite. Le maquereau espagnol (Scomber japonicus) vit en bancs, effectuant de grandes migrations saisonnières et se rapprochant des côtes durant l’été. Il se nourrit de poissons et de plancton. Il vit à la fois en surface et en profondeur, sans dépasser les 300 m et son abondance est observée au sud de la presqu’île du Cap-Vert à une température de surface de la mer comprise entre 22,5°C et 24,5°C (Thiaw et al., 2013), et il est présent dans toute la Méditerranée. Le maquereau bonite (Scomberomorus tritor) habite les eaux chaudes près des côtes, pénètre dans les lagunes côtières et se nourrit de clupéidés, en particulier d’Ethmalosa fimbriata. Il est présent de la surface jusqu’à une profondeur maximale de 40 m, mais, le plus souvent, entre 20 et 25 m. Il est utilisé pour la consommation et la transformation.

Carangue

Les carangues appartiennent à une même famille, leur mode de vie et leur comportement ne varie pas d’une espèce à l’autre. Les juvéniles adoptent souvent un comportement grégaire et se regroupent en banc durant la journée. Ce sont des espèces qui adoptent un comportement pélagique. La carangue du Sénégal est pélagique côtière et peut pénétrer dans les estuaires et les lagunes. Son aire de distribution est limitée aux côtes de l’Afrique tropicale (https://www.fishbase.se/summary/1897). Les petites carangues (Chloroscombrus chrysurus) sont des espèces pélagiques marines très courantes dans les lagons et les estuaires côtiers. Son aire de distribution est très large de l’Atlantique ouest à l’Atlantique Est (Fishbase). Les adultes se trouvent sur les fonds meubles du plateau continental, formant parfois des bancs près de la surface. La carangue commune (Caranx crysos) est une espèce grégaire qui se déplace en bancs ; elle est subtropicale et fréquente les eaux côtières. Elles se nourrissent principalement de poissons (petits pélagiques) mais aussi d’invertébrés crabes, crevettes… La reproduction se déroule en été et les œufs sont pélagiques (Casamajor et al., 2013).

Sardine

La sardine est une espèce pélagique côtière, migratrice atteignant généralement en profondeur entre 25 et 55 ou même 100 m le jour et 10 à 35 m la nuit. Elle aime les eaux fraiches, saumâtres (FAO, 2001)3. Elle est très commune à l’ouest de la mer méditerranéenne et on trouve souvent les juvéniles dans les baies. Son nom varie selon la région. Elle représente l’unique espèce de son genre.
Les données statistiques des débarquements annuels et mensuels de cette espèce ont été traitées à l’aide du tableur MS Excel pour la création des graphes avec les paramètres spatio-temporels (chlorophylle-a, température de surface de l’océan et PAR), la création de droite de régression, ainsi que la détermination des équations de droite et des coefficients de determination.

RESULTATS

Variation inter-annuelle moyenne des variables satellitaires

Variation de la chlorophylle-a

Au cours de la période 2003-2017, la distribution spatiale de la chlorophylle-a a évolué d’une année à l’autre sur toute la zone économique exclusive du Sénégal avec des valeurs contrastées entre la côte et le large (Figure 8). Au cours des années 2004, 2006, 2007, 2008, 2009 et 2016, la concentration de la chlorophylle-a est en moyenne plus importante au niveau de la côte, surtout dans la partie sud de la ZEE (2004, 2008 et 2009). Durant les années 2003, 2014, 2015 et 2017 la concentration de la chlorophylle est très importante sur toute la zone. En 2005, 2010, 2011, 2012 et 2013, la concentration de la Chla est faible, surtout en 2010 où les fortes concentrations se trouvent sur la cote.
Figure 8 : Variation moyenne annuelle de la chlorophylle-a au niveau de la zone économique exclusive du Sénégal

Variation de la température de surface de l’océan

La température de surface de l’océan montre une variation relativement faible entre 2003 et 2017 à travers la ZEE, avec des valeurs nettement plus élevées dans la zone sud. Durant les années 2005, 2006, 2008, 2010 et 2013, la température moyenne globale est supérieure à 25°C et la partie nord est plus froide que la partie sud de la zone économique exclusive. Pour les années 2004, 2011 et 2015, la température est en moyenne de 25°C et les valeurs les plus élevées sont obtenues au sud de la zone économique exclusive. En 2003, 2007, 2009, 2012, 2014 et 2017, la température moyenne est inférieure à 25°C et les valeurs les plus faibles sont observées au nord de la zone économique exclusive et au sud de Dakar.
Figure 9 : Variation moyenne annuelle de la température de surface de l’océan au niveau de la zone économique exclusive du Sénégal

Variation du rayonnement photosyntétiquement actif

Le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) montre une variation spatiale et interannuelle avec des valeurs relativement plus élevées dans la partie nord de la ZEE (Erreur ! Source du renvoi introuvable.). Le PAR est plus fort au cours des années 2006, 2007, 2008, 2011, 2014 et 2017 avec des valeurs supérieures à 47,5 einstein.m-2 sur toute la zone économique exclusive. Pour les années 2005, 2012, 2013, 2015, le PAR est globalement inférieur à 47 einstein.m-2.

Indices d’upwelling côtier

Les indices d’upwelling côtier interannuel liés à la température de surface de la mer et à la chlorophylle-a montrent une grande variation entre les années. L’indice d’upwelling lié à la température de surface de la mer de 2003 à 2017 montre que ces valeurs oscillent entre 0,5 et 0,8. Les maximums d’upwelling sont observés en 2009 et 2012. Durant les années 2003, 2007, 2008, 2014 et 2017, l’indice d’upwelling est en moyenne élevé. Au cours des années 2004, 2005, 2006, 2010, 2011, 2013, 2015 et 2016, l’IUC est faible pour ces années et les indices les plus faibles sont observés en 2005, 2010 et 2013.

Variation intra-annuelle des variables satellitaires

La distribution spatiale de la concentration en chlorophylle-a, de la température de surface de l’océan et du rayonnement photosynthétiquement actif montre une grande disparité intra-annuelle ou saisonnière.

Variation de la chlorophylle-a

La chlorophylle-a des mois de janvier, février, mars, avril et mai montre des concentrations plus élevées au niveau de la zone économique exclusive du Sénégal, distribuées le long du littoral. À partir du mois de juin, la teneur de la concentration en chlorophylle diminue progressivement sur toute la zone jusqu’au mois d’octobre. Au mois de novembre, la concentration augmente à nouveau le long du littoral jusqu’au mois de janvier à partir duquel les valeurs maximales sont observées (Erreur ! Source du renvoi introuvable.).
Figure 12 : Variation moyenne mensuelle de la concentration de la chlorophylle-a au niveau de la zone économique exclusive du Sénégal

Variation de la température de surface de l’océan

L’évolution de la température de surface de l’océan montre que les mois de janvier, février, mars, avril et mai sont les plus froids avec des températures inférieures à 25°C ; février et mars étant plus froids avec en moyenne 21°C. A partir du mois de juin, la température augmente avec des valeurs moyennes de 25°C en juin à 28°C au mois de novembre. Au mois de décembre, la température baisse jusqu’à 25,7°C et continue à diminuer progressivement jusqu’au mois de mai (Figure 13).
Figure 13 : Variation moyenne mensuelle de la température de surface de l’océan au niveau de la zone économique exclusive du Sénégal

Variation du rayonnement photosyntétiquement actif

Pour le rayonnement photosynthétiquement actif, les mois de mars, avril, mai et juin ont des valeurs élevées de plus de 60 einstein.m-2. Au mois de juillet, le rayonnement diminue progressivement jusqu’au mois de janvier de l’année suivante avec des valeurs inferieures à 40 einstein.m-2. A partir du mois de février, le rayonnement commence à augmenter pour atteindre le maximum au mois d’avril (Figure 14).

Anomalie mensuelle de température

Les anomalies mensuelles calculées pendant la période 2003-2017 montrent que les valeurs varient de – 6 à 6. De janvier à mai, les résultats ont montré que les anomalies sont négatives. A partir du mois de juin, l’anomalie augmente avec des valeurs positives jusqu’au mois de novembre. A partir du mois de décembre les valeurs commencent à diminuer.

Ressources pélagiques et variables satellitaires

Relation entre les variables satellitaires

Relation moyenne mensuelle

La courbe de variation moyenne mensuelle de la concentration en chlorophylle-a, à laquelle est associée celle de la température de surface, montre que ces deux paramètres sont en déphasage (Figure 16a). L’évolution des courbes montre que les fortes concentrations de la chlorophylle-a correspondent aux faibles valeurs de la température de surface de la mer et la faible concentration de la chlorophylle-a correspond aux fortes valeurs de température de surface de la mer.
L’observation de la courbe de variation moyenne mensuelle de la chlorophylle-a, associée à celle du rayonnement photosynthétique actif, montre que l’augmentation du rayonnement photosynthétiquement actif au mois de novembre jusqu’au mois d’avril correspond à une augmentation de la concentration de la chlorophylle-a et sa diminution à partir du mois de mai est aussi liée à une diminution de la concentration de la chlorophylle jusqu’au mois d’octobre (Figure 16b).
L’association de la courbe moyenne mensuelle de la température de surface de la mer avec celle du rayonnement photosynthétiquement actif montre que les deux paramètres sont directement liés. L’augmentation de l’activité photosynthétiquement active du mois de janvier au mois de mai est liée à une diminution de la température de surface de la mer. A partir du mois de juin, l’activité du rayonnement photosynthétiquement actif diminue jusqu’au mois de décembre, entrainant une augmentation de la température de surface de la mer pour ces mêmes mois (Figure 16c).
Figure 16 : Relation des valeurs moyennes mensuelles entre a) Chla et SST, b) Chla et PAR, et c) SST et PAR.

Relation moyenne annuelle

Les courbes moyennes annuelles entre ces trois paramètres (Chla, SST et PAR) montrent que la chlorophylle-a et la température de surface de la mer sont en déphasage : quand la température augmente, la concentration de la chlorophylle-a diminue, surtout en 2005, 2010 et 2014 (Figure 17a). Il en est de même pour la température et le PAR dont les variations évoluent en déphasage (Figure 17c).
L’évolution de la courbe moyenne annuelle de la concentration de la chlorophylle-a suit directement l’évolution de la courbe du PAR ; quand le PAR augmente, la concentration de la chlorophylle augmente, sauf en 2011, 2012 et 2015 où l’évolution des deux courbes se fait en sens contraire (Figure 17b).

Table des matières

I. INTRODUCTION
II. MATERIEL ET METHODES
1.1. Présentation de la zone d’étude
1.2. Données satellitaires utilisées
1.3. Variables satellitaires et indicateurs dérivés
1.4. Ressources pélagiques et débarquements
1.4.1. Sardinelle
1.4.2. Ethmalose
1.4.3. Chinchard
1.4.4. Maquereau
1.4.5. Carangue
1.4.6. Sardine
III. RESULTATS
3.1. Variation inter-annuelle moyenne des variables satellitaires
3.1.1. Variation de la chlorophylle-a
3.1.2. Variation de la température de surface de l’océan
3.1.3. Variation du rayonnement photosyntétiquement actif
3.1.4. Les indices d’upwelling côtier
3.2. Variation intra-annuelle des variables satellitaires
3.2.1. Variation de la chlorophylle-a
3.2.2. Variation de la température de surface de l’océan
3.2.3. Variation du rayonnement photosyntétiquement actif
3.2.4. Anomalie mensuelle de température
3.3. Ressources pélagiques et variables satellitaires
3.3.1. Relation entre les variables satellitaires
3.3.2. Relation entre débarquements et variables satellitaires
IV. DISCUSSION
V. CONCLUSION ET PERSPECTIVES

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