Detection du changement de bathymetrie et de volume d’eau dans le lac de Lagdo au nord Cameroun

Abstract

Depuis quelques années maintenant, on observe en période de basses eaux des affleurements sableux à certains endroits du lac de Lagdo ; cette situation est le résultat de la sédimentation  du lac sous l’effet conjugué de l’ensablement et de l’envasement constant dans cette retenue (MEADEN, 2005). Le comblement du lac de Lagdo est favorisé  par les phénomènes d’érosion éolienne et d’eaux de ruissellement dus à la perte du couvert végétal (Bappa, 2017 ; Douga & Djiangoue, 2020). La présente étude s’est concentrée sur l’identification des changements de bathymétrie et de volume d’eau dans le lac de Lagdo, à l’aide de séries temporelles d’images du capteur multispectral Sentinel-2A. Après une correction radiométrique, les valeurs de radiance ont servi de données d’entrée pour une correction atmosphérique FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes). Les bathymétries ont été estimées en appliquant la méthode empirique de la bathymétrie dérivée par satellites de Traganos et al. (2018), une méthode  linéaire se servant  d’une carte bathymétrique de référence et d’un rapport logarithmique entre la bande bleue et la bande verte d’un capteur spectral ou multispectral. Les coefficients de détermination R² obtenus sont de :  0,98, 0,97, 0,95 et 0,98 respectivement en décembre 2018, en décembre 2020, en décembre 2022 et le 8 décembre 2024. Les profondeurs les plus élevées sont de 32 m, 33 m, 32 m et 33 m respectivement en décembre 2018, en décembre 2020, en décembre 2022 et en décembre 2024.  Les gains et les pertes de profondeur par rapport à la carte bathymétrique de référence ont été observés. La perte la plus importante est en décembre 2022, soit de 2,75 m, et le gain le plus important est en décembre 2020, soit de 4,8 m. De façon générale, les gains sont plus importants en décembre 2024, soit 64%. Ces gains sont plus observés aux dix-sept premiers mètres, mais aussi à 28 m. Tandis que la perte la plus importante est en décembre 2022, soit de 53%, les pertes se focalisent entre 18 m et 27 m. Quant aux  volumes d’eau, ils ont été obtenus en appliquant la méthode de Marin (2019) sur les tables d’attributs des images de bathymétrie estimées. Les volumes d’eau calculés ont une tendance en dents de scie avec des zones de pic différentes, qui alternent entre 12 m et 19 m. En décembre 2018 le volume d’eau estimé est de 6.184.392.500 m³   avec un pic entre 12 et 15 m, en décembre 2020 le volume d’eau est de 7.727.748.900 m³ avec un pic entre 16 m et 19 m, en décembre 2022 le volume d’eau est de 6.196.685.500 m³ avec un premier pic entre 12 m et 15 m et un deuxième pic entre 22 m et 24 m et en décembre 2024 le volume d’eau est de 7.727.748.900 m³ avec un pic entre 16 m et 19 m.

For several years now, sandy outcrops have been observed in certain areas of Lake Lagdo during periods of low water; this situation is the result of sedimentation in the lake caused by the combined effects of siltation and constant silting in this reservoir (MEADEN, 2005). The silting up of Lake Lagdo is exacerbated by wind erosion and runoff caused by the loss of vegetation cover (Bappa, 2017; Douga & Djiangoue, 2020). This study focused on identifying changes in bathymetry and water volume in Lake Lagdo using time series of images from the Sentinel-2A multispectral sensor.

After radiometric correction, the radiance values were used as input data for FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) atmospheric correction. Bathymetries were estimated using the empirical satellite-derived bathymetry method developed by Traganos et al. (2018), a linear method that utilizes a reference bathymetric map and a logarithmic ratio between the blue and green bands of a spectral or multispectral sensor. The coefficients of determination R² obtained are: 0.98, 0.97, 0.95, and 0.98, respectively, in December 2018, December 2020, December 2022, and December 8, 2024. The greatest depths are: 32 m, 33 m, 32 m, and 33 m, respectively, in December 2018, December 2020, December 2022, and December 2024. Depth gains and losses relative to the reference bathymetric map were observed. The largest loss occurred in December 2022, amounting to 2.75 m, and the largest gain occurred in December 2020, amounting to 4.8 m. In general, the gains are greatest in December 2024, at 64%; these gains are most pronounced in the first 17 meters but are also observed at 28 m. Meanwhile, the largest loss occurs in December 2022, at 53%; the losses are concentrated between 18 m and 27 m. As for water volumes, they were obtained by applying Marin’s (2019) method to the attribute tables of the estimated bathymetric images. The calculated water volumes exhibit a sawtooth pattern with varying peak zones, alternating between 12 m and 19 m. In December 2018, the estimated water volume was 6,184,392,500 m³ with a peak between 12 and 15 m; in December 2020, the water volume was 7,727,748,900 m³ with a peak between 16 m and 19 m; in December 2022, the water volume is 6,196,685,500 m³ with a first peak between 12 m and 15 m and a second peak between 22 m and 24 m, and in December 2024, the water volume is 7,727,748,900 m³ with a peak between 16 m and 19 m.