Analyse spatio-temporelle de la dynamique de la jacinthe d’eau (Eichhornia crassipes) dans le lac Lagdo à partir des données Landsat et Sentinel-2A
Abstract
La jacinthe d’eau (Eichhornia crassipes) est une plante aquatiques envahissante. La prolifération de la jacinthe d’eau a atteint son paroxysme en novembre 2022, dans le lac Lagdo. La présence de la jacinthe d’eau est devenue un sérieux problème environnemental et socio-économique dans le lac Lagdo. Aujourd’hui, grâce aux progrès des capteurs tels que : Sentinel et Landsat, des séries d’images satellitaires sont disponibles, pour le suivi spatio-temporel régulier et à moindre coût de la prolifération de la jacinthe d’eau. L’objectif principal de cette étude était de déterminer le seuil de la température de surface favorable à la prolifération de la jacinthe d’eau dans le lac Lagdo.
La présente étude s’est concentrée sur trois axes. Premièrement, l’évaluation multi-temporelle de la superficie du lac Lagdo, en utilisant la technique de seuillage appliquée aux images du capteur Landsat-5&7, qui a révélé une réduction de la superficie du lac passant de 675km² en 1987 à 484km² en 2023 soit une perte de 28%. Ce rétrécissement est remarqué sur le pourtour Est, Sud-Est et Sud-Ouest. Deuxièmement, une évaluation multi-temporelle de l’occupation de la jacinthe d’eau, en calculant l’Indice de Végétation par Différence Normalisée (IVDN) aux images du capteur Sentinel-2A. Cet indice a montré un taux d’occupation de 19,05% de la jacinthe d’eau en décembre 2022, soit une surface de 92,24km² et en février 2024 un taux d’occupation de 12,38% de la jacinthe d’eau, soit une surface de 59,95km². Troisièmement, une évaluation multi-temporelle de la température de la surface, en appliquant la méthode de Chander et Markham. (2003) aux images du capteur Landsat-7. Les résultats ont montré des valeurs de température de surface comprises entre 19,21°C-24,89°C en décembre 2022 et en décembre 2023 les valeurs comprises entre 22,87°C-25,89°C.
L’échantillonnage aléatoire des points de la jacinthe d’eau par rapport à la température de surface de décembre 2022, a révélé que la température minimum pour l’apparition de la jacinthe d’eau est d’environ 21°C.
The water hyacinth (Eichhornia crassipes) is an invasive aquatic plant. The proliferation of water hyacinth reached its peak in November 2022 in Lake Lagdo. The presence of water hyacinth has become a serious environmental and socioeconomic problem in Lake Lagdo. Today, thanks to advances in sensors such as Sentinel and Landsat, satellite image series are available for regular, low-cost spatiotemporal monitoring of water hyacinth proliferation. The main objective of this study was to determine the surface temperature threshold conducive to the proliferation of water hyacinth in Lake Lagdo.
This study focused on three main areas. First, a multi-temporal assessment of the surface area of Lake Lagdo, using a thresholding technique applied to Landsat-5&7 sensor images, revealed a reduction in the lake’s surface area from 675km² in 1987 to 484km² in 2023, representing a loss of 28%. This shrinkage is observed along the eastern, southeastern, and southwestern shores. Second, a multi-temporal assessment of water hyacinth coverage was conducted by calculating the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) using Sentinel-2A sensor imagery. This index showed a water hyacinth coverage rate of 19.05% in December 2022, corresponding to an area of 92.24km², and in February 2024, a coverage rate of 12.38%, corresponding to an area of 59.95km². Third, a multi-temporal assessment of surface temperature was conducted by applying the method of Chander and Markham (2003) to Landsat-7 sensor images. The results showed surface temperature values ranging from 19.21°C to 24.89°C in December 2022, and from 22.87°C to 25.89°C in December 2023.
Random sampling of water hyacinth locations in relation to surface temperature in December 2022 revealed that the minimum temperature for the appearance of water hyacinth is approximately 21°C.
Downloads
PlumX Statistics
References
Adamou, R., Alhou, B., & Garba, Z. (2015). Impact de la pollution anthropique du fleuve Niger sur la prolifération de la jacinthe d’eau. Journal des Sciences, 15, 25‑38.
Asmare, T., Demissie, B., Nigusse, A. G., & GebreKidan, A. (2020). Detecting Spatiotemporal Expansion of Water Hyacinth (Eichhornia crassipes) in Lake Tana, Northern Ethiopia. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 48(5), 751‑764. https://doi.org/10.1007/s12524-020-01107-6
Becker, F., & Li, Z. L. (1990). Towards a local split window method over land surfaces. Int. J. Remote Sensing, 11, 369-393. https://doi.org/10.1080/01431169008955028
Bodo, R., Hausler, R., & Azzouz, A. (2006). Multicriteria approach for the selection and a rational use of aquatic plants for wastewater treatment. Journal of Water Science, 19(3), 181‑197. https://doi.org/10.7202/013537ar
Chander, G., & Markham, B. (2003). Revised Landsat-5 TM radiometric calibration procedures and postcalibration dynamic ranges. IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, 41(11), 2674‑2677. https://doi.org/10.1109/TGRS.2003.818464
Cilliers, C., Hill, M., Ogwang, J., & Ajuonu, O. (2003). Aquatic weeds in Africa and their control. In: Neuenschwander P, Borgemeister C, Langewald J. (éds). Biological control in IPM systems in Africa. CABI, Wallingfrod, UK, pp 161-178 https://www.cabidigitallibrary.org/doi/10.1079/9780851996394.0161
Coetzee, J. A., & Hill, M. P. (2012). The role of eutrophication in the biological control of water hyacinth, Eichhornia crassipes, in South Africa. BioControl, 57(2), 247‑261. https://doi.org/10.1007/s10526-011-9426-y
Daget, J., & Stauch, A. (1963). Poissons de la partie camerounaise du bassin de la Bénoué. Mémoires de l’Institut Français d’Afrique Noire. 68 : 85-107
Dagno, Karim, Rachid, Lahlali, Damien, Friel, Mohammed Bajji, & Haïssam Hijakli. (2007). Synthèse bibliographique : Problématique de la jacinthe d’eau douce, Eichhornia crassipes, dans les régions tropicales et subtropicales du monde, notamment son éradication par la lute biologique au moyen des phytopathogènes. Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 11 (4), 299‑311.
Dash, P., Göttsche, F.-M., Olesen, F., & Fischer, H. (2001). Retrieval of land surface temperature and emissivity from satellite data: Physics, theoretical limitations and current methods. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 29, 23-30. https://doi.org/10.1007/BF02989910
Dersseh, M. G., Kibret, A. A., Tilahun, S. A., Worqlul, A. W., Moges, M. A., Dagnew, D. C., Abebe, W. B., & Melesse, A. M. (2019). Potential of Water Hyacinth Infestation on Lake Tana, Ethiopia: A Prediction Using a GIS-Based Multi-Criteria Technique. Water, 11(9), 1921. https://doi.org/10.3390/w11091921
Dersseh, M. G., Tilahun, S. A., Worqlul, A. W., Moges, M. A., Abebe, W. B., Mhiret, D. A., & Melesse, A. M. (2020). Spatial and temporal dynamics of water hyacinth and its linkage with lake-level fluctuation: Lake Tana, a sub-humid region of the Ethiopian highlands. Water, 12(5), 1435. https://doi.org/10.3390/w12051435
Djoufack, V. (2011). Étude multi-échelles des précipitations et du couvert végétal au Cameroun : Analyses spatiales, tendances temporelles, facteurs climatiques et anthropiques de variabilité du NDVI. Océan, Atmosphère. Université de Bourgogne.
Douga, P. W., & Djiangoue, B. (2020). Effets physiques des activités anthropiques sur la retenue d’eau de Lagdo, Nord, Cameroun. Afrique SCIENCE, 17(1), 59‑72.
Dube, T., Mutanga, O., Sibanda, M., Bangamwabo, V., & Shoko, C. (2017). Testing the detection and discrimination potential of the new Landsat 8 satellite data on the challenging water hyacinth (Eichhornia crassipes) in freshwater ecosystems. Applied Geography, 84, 11‑22.
Fortier, J. F. (2007). Eichhornia crassipes (jacinthe d’eau). https://www.aquaportail.com/fiche-plante-479-eichhornia-crassipes.html.Consulté 1 avril 2025.
Gavaud, M., Rieffel, J.-M., & Muller, J.-P. (1975). Les sols de la vallee de la Benoue de Lagdo au confluent du Faro. ORSTOM, Paris, France.
Gopal, B. (1987). Water Hyacinth. Elsevier Science Publishers, Amsterdam, The Netherlands.
Hecky, R. E. (2000). A biogeochemical comparaison of lakes superior in Malawie, and the limnological consequences of an endless summer. Aquatic Ecosystem Health and Management, 3. https://doi.org/10.1080/14634980008656988
Hook, S. J., Prata, F. J., Alley, R. E., Abtahi, A., Richards, R. C., Schladow, S. G., & Pálmarsson, S. Ó. (2003). Retrieval of Lake Bulk and skin temperatures using along-track scanning radiometer (ATSR-2) data: A case study using Lake Tahoe, California. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 20 (4), 534‑548. https://doi.org/10.1175/1520-0426(2003)20%3C534:ROLBAS%3E2.0.CO;2
Lu, S., Ouyang, N., Wu, B., Wei, Y., & Tesemma, Z. (2013). Lake water volume calculation with time series remote-sensing images. International Journal of Remote Sensing, 34(22), 7962‑7973. https://doi.org/10.1080/01431161.2013.827814
Mama, Daouda, Deluchat, V., Bowen, J., Chouti, W., Yao, B., Baba Gnon, & Baudu, M. (2011). Caractérisation D’un Système Lagunaire En Zone Tropicale : Cas Du Lac Nokoué (Bénin). European Journal of Scientific Research, 2011, 56 (4), pp.516-528. ⟨hal-00654657⟩.
Mboumbou Makanga, F. L., & Maloba Makanga, J. D. (2022). Contribution de la télédétection à l’analyse hydro-morphologique du lac Mandza (Sud-ouest du Gabon). Climat et Développement, 33, 71‑86.
MEADEN. (2005). Évaluation de la sédimentation du lac de Lagdo et détermination de la fréquence de son curage, RCM-Consultant, 78 p.
MEAVSB/MEADEN. (2002). Rapport d’étude d’impact des activités anthropiques sur la retenue d’eau de Lagdo, CEDC- Maroua, 73 p.
Mutanga, O., Sibanda, M., Bangamwabo, V., & Shoko, C. (2017). Evaluating the performance of the newly-launched Landsat 8 sensor in detecting and mapping the spatial configuration of water hyacinth (Eichhornia crassipes) in inland lakes, Zimbabwe. Physics and Chemistry of the Earth, 100. https://doi.org/10.1016/j.pce.2017.02.015
Navarro, L., & Phiri, G. (2000). Water Hyacinth in Africa and the Middle East: A Survey of Problems and Solutions. International Development Research Center, Ottawa, Ontario, Canada.
Piao, S., Fang, J., Zhou, L., Guo, Q., Henderson, M., Ji, W., Li, Y., & Tao, S. (2003). Interannual variations of monthly and seasonal normalized difference vegetation index (NDVI) in China from 1982 to 1999. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 108(D14), 2002JD002848. https://doi.org/10.1029/2002JD002848
Ranarijaona, H. L. T., Zainabo, F., Herilala, A. A., & Simon, A. G. (2013). Évaluation de la prolifération de la Jacinthe d’eau du lac Ravelobe Ankarafantsika et plan de restauration. VertigO, 13(1). https://www.erudit.org/en/journals/vertigo/2013-v13-n1-vertigo01515/1026587ar/abstract/
Reed, B., Budde, M., Spencer, P., & Miller, A. E. (2009). Integration of MODIS-derived metrics to assess interannual variability in snowpack, lake ice, and NDVI in southwest Alaska. Remote Sensing of Environment, 113(7), 1443‑1452. https://doi.org/10.1016/j.rse.2008.07.020
Robles, W., Madsen, J. D., & Wersal, R. M. (2015). Estimating the Biomass of Waterhyacinth (Eichhornia crassipes) Using the Normalized Difference Vegetation Index Derived from Simulated Landsat 5 TM. Invasive Plant Science and Management, 8(2), 203‑211. https://doi.org/10.1614/IPSM-D-14-00033.1
Shafait, F., Keysers, D., & Breuel, T. M. (2008). Efficient implementation of local adaptive thresholding techniques using integral images. Document recognition and retrieval XV, 6815, 317‑322. https://doi.org/10.1117/12.767755
Sylvestre, F., Lemoalle, J., & Favreau, G. (2012). Vulnérabilité du lac Tchad = The vulnerability of the water of lake Chad to climate. In: Pouyaud B., Servat E. and Chevallier P. (éds). L'eau au coeur de la science = Water at the heart of science. Marseille, IRD, pp. 96-97.
Thamaga, K. H., & Dube, T. (2019). Understanding seasonal dynamics of invasive water hyacinth ( Eichhornia crassipes ) in the Greater Letaba river system using Sentinel-2 satellite data. GIScience & Remote Sensing, 56(8), Article 8. https://doi.org/10.1080/15481603.2019.1646988
Tucker, C. J. (1979). Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation. Remote Sensing of Environment, 8(2), 127‑150. https://doi.org/10.1016/0034-4257(79)90013-0
Urbanc-Berčič, O., & Gaberščik, A. (1989). Influence de la température et de l’intensité lumineuse sur l’activité de la jacinthe d’eau (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms.). Aquatic Botany, 35(3), 403‑408. https://doi.org/10.1016/0304-3770(89)90011-9
Copyright (c) 2026 Kenn Metou’ou
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
