La qualité des eaux continentales représente un enjeu environnemental crucial, en particulier dans les régions arides comme le Sahel, où les ressources hydriques sont à la fois limitées et soumises à de fortes pressions anthropiques. Dans ce contexte, la gestion durable de l’eau douce revêt une importance stratégique. Cette étude propose une évaluation spatio-temporelle de la turbidité des eaux du lac de Guiers, principal réservoir d’eau douce du nord du Sénégal, à partir des images optiques Sentinel-2 acquises tout au long de l’année 2024. Deux indices empiriques – la Matière en Suspension Totale (TSM) et les Solides en Suspension Totaux (TSS) – ont été calculés à partir des réflectances de surface afin de caractériser les dynamiques mensuelles de la turbidité.
Les résultats révèlent une forte variabilité saisonnière, avec des niveaux maximaux de turbidité observés entre août et octobre, atteignant en moyenne 45 mg/L pour le TSM et 52 mg/L pour le TSS, en lien avec l’intensification des précipitations et les apports terrigènes et anthropiques. À l’inverse, la période de décembre à avril présente les niveaux les plus faibles, inférieurs à 20 mg/L.
Cette approche confirme la pertinence de la télédétection optique comme outil efficace, régulier et peu coûteux pour le suivi des paramètres de qualité des eaux intérieures, en particulier dans les régions mal desservies par les réseaux de mesures in situ.
The quality of inland waters is a major environmental concern, particularly in arid regions such as the Sahel, where water resources are both limited and under significant anthropogenic pressure. In this context, the sustainable management of freshwater is of strategic importance. This study presents a spatio-temporal assessment of water turbidity in Lake Guiers, the main freshwater reservoir in northern Senegal, using Sentinel-2 optical imagery acquired throughout the year 2024. Two empirical indices – Total Suspended Matter (TSM) and Total Suspended Solids (TSS) – were derived from surface reflectance data to characterize monthly turbidity dynamics.
The results reveal strong seasonal variability, with peak turbidity levels occurring between August and October, reaching average values of 45 mg/L for TSM and 52 mg/L for TSS, linked to increased rainfall and terrestrial and anthropogenic inputs. In contrast, the period from December to April shows the lowest levels, below 20 mg/L.
This approach confirms the relevance of optical remote sensing as an efficient, regular, and cost-effective tool for monitoring inland water quality parameters, particularly in areas with limited access to in-situ measurements.
Introduction
La gestion durable des ressources en eau douce constitue un enjeu crucial à l’échelle mondiale, en particulier dans les régions arides et semi-arides comme le Sahel, où la pression croissante sur les écosystèmes aquatiques résulte à la fois des changements climatiques et des activités anthropiques. Dans ce contexte, la qualité de l’eau des plans d’eau continentaux fait l’objet d’une attention accrue, en raison de son rôle vital pour l’approvisionnement domestique, l’agriculture, la pêche et la conservation de la biodiversité.
Le lac de Guiers, situé au nord du Sénégal, est un réservoir d’eau douce stratégique alimentant notamment la capitale Dakar via la Société Nationale des Eaux du Sénégal (SONES). Il joue également un rôle fondamental pour les activités agro-pastorales locales et pour le maintien de zones humides d’importance écologique(M. B. SAGNA, 2015, p. 412). Toutefois, cette ressource hydrique est soumise à de multiples pressions : intensification des pratiques agricoles, urbanisation croissante, apport de polluants, et altérations du régime hydrologique (J. L. FALL et al., 2018, p. 921).
Les méthodes classiques de suivi de la qualité de l’eau, basées sur des prélèvements in situ, bien que précises, sont souvent limitées en termes de fréquence et de couverture spatiale. Dans ce cadre, la télédétection optique apparaît comme un outil complémentaire prometteur, permettant une surveillance régulière, extensive et à moindre coût des variables de qualité des eaux de surface (N. PAHLEVAN, et al., 2017, p. 601).
La mission Sentinel-2, grâce à ses capteurs multispectraux MSI, offre des données à haute résolution temporelle (5 jours) et spatiale (10 à 60 m), particulièrement adaptées au suivi des eaux intérieures (Q. VANHELLMONT et K. RUDDICK, 2016, p. 55) .
L’intérêt de Sentinel-2 réside dans ses bandes spectrales centrées sur les domaines du visible et du proche infrarouge, sensibles à la diffusion des particules en suspension dans l’eau (N. PAHLEVAN et al., 2017, p. 601). Cette propriété optique permet d’estimer efficacement des paramètres de qualité de l’eau, tels que la matière totale en suspension (TSM) et les solides en suspension totaux (TSS), par télédétection (B. NECHAD et al., 2010, p. 854; C. ZHANG et al., 2022, p. 4446). X. LI et al. (2019, p. 46165) ont montré que l’utilisation conjointe des bandes du visible et du proche infrarouge de Sentinel-2 permettait une estimation fiable des matières en suspension dans des plans d’eau intérieurs. De plus, des outils dédiés à la correction atmosphérique des images Sentinel-2 et Landsat, ont été spécifiquement développés pour des applications aquatiques, soulignant la pertinence de ces bandes pour l’analyse de la turbidité (Q. VANHELLMONT et K. RUDDICK, 2016, p. 55).
Grâce aux avancées en traitement cloud et à la disponibilité croissante d’images satellitaires haute résolution, Google Earth Engine (GEE) s’impose aujourd’hui comme une plateforme incontournable pour l’analyse spatio-temporelle de la qualité de l’eau, en particulier la turbidité. GEE permet un accès simplifié à de vastes archives de données satellites (Sentinel-2, Landsat, MODIS), ainsi que le traitement à grande échelle de séries temporelles via des scripts personnalisables. Des travaux récents ont montré que les algorithmes de régression appliqués aux bandes Sentinel-2 via GEE peuvent offrir des résultats très précis (M. K. KOLLI et P. CHINNASAMY, 2024, p. 33837). En intégrant des techniques d’apprentissage automatique, la plateforme permet également d’améliorer l'estimation de la turbidité par des approches hybrides, tout en assurant la reproductibilité et l’efficacité du processus sur de grandes surfaces (F. RAZZANO et al., 2024, p. 50). Ces avantages font de GEE un outil puissant pour compléter la surveillance in situ, souvent coûteuse et spatialement limitée.
Cette étude vise à évaluer la dynamique de la turbidité du lac de Guiers sur l’année 2024 à partir d’images Sentinel-2, en mobilisant deux algorithmes empiriques validés dans la littérature (L. LYMBURNER et al., 2016, p. 108) depuis le cloud. En l’absence de données de terrain récentes, l’approche adoptée est qualitative, avec une catégorisation des niveaux de turbidité.
L’objectif est de démontrer l’intérêt opérationnel de la télédétection et du cloud computing pour le suivi environnemental des plans d’eau sahéliens, en vue d’orienter les stratégies de gestion durable de cette ressource essentielle.