Les données de l'OE mesurent les menaces écologiques qui pèsent sur l'approvisionnement en eau de Harare

Lorsque l'approvisionnement en eau d'une grande ville animée comme Harare est menacé par la diminution des niveaux d'oxygène, l'utilisation de la technologie – et plus spécifiquement des données d'observation de la Terre – afin de cartographier et de prédire les concentrations d'algues devient essentielle. C'est l'approche adoptée par Muongeni Manda, un étudiant en troisième cycle de géoinformatique et de conservation de l'environnement de Université de technologie de Chinhoyi, Zimbabwe. 

Le lac Chivero est un réservoir sur la rivière Manyame au Zimbabwe. Il constitue l'approvisionnement en eau principal pour Harare et est utilisé pour l'irrigation, la pêche et comme habitat pour les oiseaux. Cependant, au fil des ans, le lac a été confronté à des menaces écologiques telles que la pollution, l'envasement et l'invasion de la jacinthe d'eau à croissance rapide. Ces plantes aquatiques envahissantes sont connues pour envahir les plans d'eau, entraînant une congestion des voies navigables et la mort des espèces végétales indigènes submergées. La décomposition ultérieure des plantes indigènes qui épuise l'oxygène dissous dans l'eau est liée à la mort des poissons et peut avoir des impacts désastreux sur les communautés de pêcheurs. Toutes les menaces mentionnées ci-dessus pour Chivero sont liées à la croissance urbaine en raison de sa situation en aval de la ville d'Harare et de ses agglomérations environnantes.

Chivero abrite un écosystème délicat de végétation de rivage et de vie aquatique, tels que poissons, invertébrés et plancton. Il comprend également les forêts de Miombo environnantes qui abritent diverses espèces animales locales, notamment des rhinocéros blancs, des zèbres des plaines, des pangolins terrestres et de nombreuses espèces d'oiseaux. Cet écosystème délicatement équilibré est sujet aux changements saisonniers du niveau d'eau du lac, et la qualité et la salinité de l'eau qui en résultent peuvent avoir d'énormes impacts sur l'eau fournie à la ville de Harare. 

DE Africa a été utilisé pour étudier les changements de l'étendue et de la qualité de l'eau au fil du temps et a été comparé aux données de précipitations du groupe Climate Hazards InfraRed Precipitation with Station (CHIRPSL'étude révèle que la qualité de l'eau du lac Chivero se détériore en raison de l'augmentation des concentrations de nutriments, à savoir l'azote et le phosphore, une condition appelée eutrophisation qui peut entraîner des efflorescences algales dégradant la qualité de l'eau et la vie aquatique en épuisant l'oxygène dans l'eau. Cette condition est probablement causée par l'urbanisation et les activités agricoles. 

DE Afrique Indice d'eau normalisé modifié (MNDWI) étendue des eaux de janvier 2017 à décembre 2023 en comparaison avec les données de précipitations générées par CHIRPS, indiquant une sécheresse en octobre 2020 et des inondations au début de l'année 2021. Les inondations ont été le résultat direct des cyclones tropicaux Eloise du 11 au 27 janvier 2021 et Guambe du 11 au 22 février 2021. 

Figure 2 : Lac Chivero utilisant le géomédian roulant DE Africa (G) – Lac Chivero: 2023 Roulement Géomédiane en RVB (R) – Lac Chivero: 2023 Roulement Géomédiane dans le MNDWI (données Sentinel-2 traitées par Digital Earth Africa) 

Après avoir mesuré l'étendue de l'eau, la qualité de l'eau a été estimée en utilisant le Indice de Chlorophylle Normalisé (ICN). Cet outil de télédétection a été développé par Mishra et Mishra en 2012, et il est utilisé pour observer la présence d'algues et prédire la concentration de chlorophylle-a à l'aide de données satellitaires. Cet indice est mis en œuvre par DE Africa en utilisant les 13 bandes spectrales du Copernicus Sentinel 2. 

Des valeurs élevées de l'indice NDCI indiquent la présence de chlorophylle-a, un pigment présent dans les algues et les cyanobactéries qui joue un rôle crucial dans la photosynthèse. La chlorophylle-a est indicative d'une prolifération algale, qui peut entraîner un épuisement de l'oxygène et la mort des poissons. En effectuant les calculs pertinents sur six années de données {Janvier 2017 à Décembre 2023}, des variations du niveau de chlorophylle ont été constatées, indiquant des valeurs NDCI plus élevées durant les périodes de sécheresse en Janvier 2018, Octobre 2019 et Novembre 2020.

L'excès d'eau peut diluer les niveaux de salinité et d'alcalinité des lacs, créant un environnement moins propice à la prolifération des algues – et donc une source de nourriture réduite pour les flamants roses. 

Là où l'étendue de l'eau et la concentration de chlorophylle ont toutes deux augmenté, il est probable que les eaux de pluie aient entraîné des nutriments supplémentaires dans le lac, renforçant ainsi les populations algales. DE Africa a fourni une comparaison spatiale à différents niveaux et dates de NDCI, avec un NDCI très élevé noté sur l'imagerie Sentinel 2 le 13 mars 2017, et un NDCI faible le 2 décembre 2023. 

Ces constatations ont une importance capitale pour la protection de l'habitat important du lac Chivero et de l'approvisionnement en eau de Harare. Elles éclaireront également les implications pour la gestion des risques climatiques et les objectifs de développement durable, ainsi que l'utilisation optimale des données d'observation de la Terre pour analyser et prédire la prolifération algale.

À propos de l'auteur :

Muongeni Manda est un deuxième cycle en géoinformatique et conservation de l'environnement de Université de technologie de Chinhoyi, Zimbabwe. 

Elle est entrée dans l'histoire en tant que seule femme d'Afrique à figurer dans le top 30 mondial des jeunes leaders émergents dans le domaine spatial, et elle est une mentorée de la SSPI-WISE (Space & Satellite Professionals International – Women in Space Engagement) et a reçu des conseils de carrière en géoinformatique, changement climatique et conservation de l'environnement.