Des données écologiques grâce à la cartographie à haute résolution

Les modèles numériques de terrain représentent le territoire en trois dimensions. Utilisés par des applications comme Google Earth, ils servent essentiellement à analyser des paramètres topographiques: son élévation, son inclinaison, son exposition ou encore sa courbure. Aujourd’hui, de nouveaux modèles, dits «à très haute résolution », offre une image du relief plus détaillé que jamais. Cette résolution pourrait également permettre d’estimer les variations spatiales d’importants paramètres climatiques. Mais des chercheurs de l’EPFL et de l’Université de Neuchâtel ont montré que la haute résolution ne garantissait pas toujours une meilleure précision. Les résultats de leur recherche ont été récemment publiés dans le journal Methods in Ecology and Evolution.

Auteur principal de l’étude, Kevin Leempoel, cherche à comprendre comment les organismes s’adaptent à leur environnement local. Son but est de déterminer, grâce à des outils statistiques, si certains de leurs traits génétiques sont liés aux caractéristiques environnementales de leur habitat. Pour ce faire, il doit pouvoir relever avec la plus grande précision possible la variabilité de certains paramètres – par exemple, la température. «Nous partons du principe qu’à large échelle, cette donnée varie avec l’altitude, explique-t-il. Or, à des échelles locales, nous mesurons parfois, sur la même arête, des différences allant jusqu’à cinq degrés Celsius. Nous constatons donc que des facteurs tenant à la topographie ont un impact déterminant sur l’habitat local des plantes. Certains d’entre eux peuvent être observés grâce aux modèles de terrain à haute résolution.»

Autrefois, les modèles numériques pouvaient cartographier un terrain à une résolution d’une dizaine de mètres ou plus. Aujourd’hui, les techniques de scan par laser aéroporté offrent une résolution beaucoup plus élevée: jusqu’à 50 centimètres. De nombreux paramètres ne pouvant être estimés que grossièrement par le passé - comme un relief accidenté - peuvent être mesurés avec plus de rigueur.

«La diversité des variables que les chercheurs peuvent extraire reste toutefois limitée, précise Kevin Leempoel, membre du Groupe de génétique environnementale, au sein du Laboratoire de systèmes d’information géographique. Avec cette étude, un de nos buts était de valider des variables moins habituelles, afin de pouvoir les utiliser à l’avenir.»

Afin d’évaluer la pertinence des données issues de ces modèles, le chercheur a installé une série de capteurs environnementaux sur une arête des Rochers de Naye, surplombant le lac Léman. Des données sur la température de l’air et l’humidité du sol ont pu être enregistrées. Grâce à des mesures par hélicoptère, il a ensuite pu obtenir un modèle numérique d’élévation à très haute résolution. Enfin, une approche statistique lui a permis de voir si la variabilité des données climatiques obtenues par les capteurs se retrouvait dans les variables générées par le modèle numérique.

Quelle est donc la résolution adéquate pour mesurer les paramètres environnementaux? Cela dépend en fait de l’endroit à analyser et des données que l’on veut obtenir. «Ce que nous avons découvert, c’est que les modèles numériques à haute résolution n’offrent pas de meilleures estimations pour toutes les variables, et que l’échelle est primordiale», ajoute Kevin Leempoel. En général, les caractéristiques des sols sont plus fidèlement rendues en utilisant la plus haute résolution spatiale possible, tandis que les paramètres hydrologiques ressortent mieux avec des modèles de résolution intermédiaire.