La pollution pétrolière en mer s’observe depuis l’espace

Qu’il s’agisse de marées noires ou de dégazages volontaires, les nappes noires à la surface des océans ne passent pas inaperçues aux yeux radars des satellites. Il y a plus de 15 ans, René Garello et son équipe d’IMT Atlantique travaillaient sur les premières preuves de concept d’une telle surveillance de la pollution pétrolière depuis l’espace. Aujourd’hui, ils poursuivent leurs efforts sur ces technologies bien intégrées aux actions de répression en mer. René Garello détaille pour nous le fonctionnement de ces techniques, et le travail déployé pour continuer de les améliorer.

La pollution pétrolière est incarnée par les marées noires, mais est-ce la plus importante source de pollution marine par le pétrole ?

René Garello : Les accidents qui conduisent à des marées noires sont spectaculaires, mais ponctuels. Lorsque l’on regarde d’un peu plus près les quantités de pétrole relâchées dans les mers et les océans, on observe que la source principale de pollution vient des dégazages de nature volontaire. À l’échelle d’une année ou d’une décennie, ils représentent des volumes de pétrole dix à cent fois plus importants que ceux libérés dans le cas des marées noires. C’est moins médiatique, mais le pétrole des dégazages arrive sur les côtes de la même façon.

Existe-t-il des moyens de détecter les bateaux qui pratiquent des dégazages ?

RG : Il existe des dispositifs de surveillance à grande échelle, grâce à des capteurs placés sur des satellites. Ils permettent de surveiller des surfaces de 100 kilomètres par 100 kilomètres environ. Les zones maritimes proches des côtes sont ciblées en priorité, puisque c’est là que les tankers naviguent — ils ne sont pas faits pour la haute-mer. Les moyens de détection par satellite ont beaucoup progressé dans la dernière décennie. Il y a 15 ans encore, repérer un dégazage depuis l’espace relevait de la recherche fondamentale. Aujourd’hui, c’est un outil intégré par les organismes étatiques pour lutter contre cette pratique.

Comment cette détection par satellite fonctionne-t-elle ?

RG : La détection repose sur la technologie des radars imageurs, accessible en quantité pour les besoins de recherche depuis les années 2000 — d’où les premiers travaux fondamentaux sur de grandes quantités de données il y a 20 ans, auxquels nous avons participé à IMT Atlantique [à l’époque Télécom Bretagne]. Les satellites envoient une onde radar vers la surface de l’océan, qui se réfléchit et revient vers le satellite. Selon la rugosité de la surface d’eau, la réflexion de l’onde sera différente. La rugosité va être accrue par des phénomènes comme le vent, les courants, les vagues, et diminuée par des remontées d’eau froide, des masses d’algues, ou des nappes de pétrole produites lors des dégazages. Chaque image reconstruite par le satellite lorsque l’onde radar lui revient comporte donc une signature de la rugosité de la surface. Les évènements naturels, accidentels ou malveillants qui diminuent la rugosité vont faire apparaître une tâche noire sur l’image. C’est un travail de recherche européen, en collaboration avec l’agence spatiale européenne et une start-up issue de nos laboratoires, Boost Technology — rachetée par CLS depuis — qui a montré la pertinence de cette technique pour repérer les nappes de pétrole.

Si plusieurs phénomènes modifient la rugosité de la surface de l’océan, comment différencier une nappe de pétrole d’une remontée d’eau froide ou d’algues ?

RG : C’est un jeu d’enquête. Le point de départ c’est la taille et la forme de zone noire. En général, le spécialiste photo-interprète derrière l’écran n’a pas de doute car une nappe de pétrole a une forme longue, régulière, qui ne correspond à aucun phénomène naturel. Mais ce n’est pas suffisant, il faut des éléments rigoureux avant de lancer une alerte. On croise donc nos observations avec des jeux de données auxquels nous avons un accès direct : météo, température et état de la mer, vents, cycles de floraison des algues… Et tout ça doit être fait en moins de 30 minutes après repérage de la nappe pour alerter la préfecture maritime dans un temps qui lui permette une action en mer au besoin. Cet aspect opérationnel est réalisé par CLS, grâce à la station de réception de données radars satellite VIGISAT, qu’ils opèrent à Brest et qui implique IMT Atlantique. Par ailleurs, nous avons aussi des collaborations avec l’Ifremer, l’IRD, ou encore Météo France pour rendre ce travail d’enquête plus rapide et plus efficace encore pour les opérateurs.

Détecter une nappe de pétrole est une chose, mais est-il possible ensuite de remonter au navire pollueur facilement ?

RG : La technologie radar et le croisement de données permettent d’identifier avec certitude une nappe de pétrole. En revanche, le radar ne donne pas une réponse sans ambiguïté sur quel navire en est responsable. La rapidité de transmission de l’information permet parfois aux autorités d’aller trouver le responsable directement en mer mais parfois nous repérons la nappe plusieurs heures après qu’elle a été créée. Pour résoudre ce problème, nos travaux consistent à croiser les données radars avec les données du système d’identification automatique des bateaux, ou AIS. Chaque navire a en effet un AIS qui donne des informations GPS sur son positionnement en mer. En remontant à la zone de départ de la nappe et son heure de formation, nous pouvons identifier quels étaient les bateaux dans la zone, susceptibles d’avoir dégazé.

Grâce aux satellites, il est possible d’identifier un bateau suspecté de dégazage (en vert) parmi plusieurs bateaux dans la zone (en rouge).

Cela implique de savoir remonter dans le temps sur la génération et l’évolution de la nappe en mer.

RG : Ce sont aussi des travaux que nous menons en complément avec des océanographes et géophysiciens. Comment une nappe dévie ? Comment elle change de forme au fil du temps ? Pour répondre à ces questions, nous utilisons encore une fois des données sur les courants et le vent. À partir de celles-ci, les physiciens utilisent des modèles de mécanique des fluides pour simuler comment une nappe de pétrole serait impactée par l’état de la mer. Nous arrivons très bien à retracer l’évolution de la nappe dans l’heure qui précède la détection. En couplant aux données AIS on peut éliminer les candidats dont la position à un instant donné est incompatible avec le comportement observé du pétrole en surface. L’idée à présent est de pouvoir remonter plus loin dans le temps.

Toutes ces recherches sont-elles spécifiques aux nappes de pétrole ou peuvent-elles trouver d’autres applications ?

RG : Nous aimerions utiliser tout ce qui a été développé dans le cas du pétrole pour d’autres types de pollution. Notre intérêt se porte vers les sargasses, des algues brunes que nous voyons souvent sur les côtes. Leur production s’accentue avec le réchauffement climatique. Elles envahissent le littoral, et relâchent des gaz désagréables lorsqu’elles se désintègrent. La question que nous nous posons est de savoir si nous pouvons les détecter par radar imageur avant qu’elles n’arrivent sur les plages. Une autre problématique de travail est celle des micro-plastiques. Eux ne se voient pas depuis les satellites. Nous nous demandons donc s’ils modifient les caractéristiques du volume d’eau dans lequel ils se trouvent d’une façon qui serait repérable par des phénomènes secondaires, comme un changement de rugosité de la surface. Il y a également la perspective de surveillance et de prévision de la dispersion des débris marins de grande taille… Les pistes envisagées sont nombreuses !