Comparaison ECOCLIMAP – ESA-CCI Land cover

Une carte globale des cultures pluviales de céréales à paille, et des prairies a été réalisée, en croisant les cartes d’occupations des sols ESA-CCI LC et ECOCLIMAP. Les surfaces de cultures pluviales et de prairies étant très similaires pour les cartes construites pour la période 2003-2007 (2005), et 2008-2012 (2010), la carte ESA-CCI LC de 2005 a été utilisée seule. Elle correspond à la période d’acquisition des données satellitaires utilisées sur la zone Euro-Méditerranée pour construire la version actuelle d’ECOCLIMAP (Faroux et al., 2013).

Cartographie des cultures de céréales à paille et de prairies pluviales à l’échelle mondiale

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Dans ECOCLIMAP, les classes de cultures et de prairies sont discrétisées en quatre sous catégories : les cultures en C3 et les prairies en C3, les cultures en C4 et les prairies en C4. En pratique, les "cultures en C3" correspondent aux céréales à paille, et les "prairies en C3" aux prairies permanentes des latitudes moyennes et hautes. Les cultures en C4 correspondent aux graminées tropicales cultivées, comme le maïs, le sorgho, la canne à sucre, le mil, .. Les prairies en C4 sont essentiellement présentes dans les zones tropicales. Ces quatre types de végétation font appel à des valeurs de paramètres de la photosynthèse qui sont différentes dans le modèle ISBA. En revanche, ESA-CCI LC ne fait pas cette différence entre C3 et C4. Ainsi, seules les cultures pluviales sont différenciées des cultures irriguées, et les prairies forment une unique classe.

Une autre différence majeure entre ces deux cartes est la résolution spatiale. La version d'ECOCLIMAP utilisée ici a une résolution spatiale de 1 km, alors que ESA-CCI LC a une résolution spatiale de 300 m. Grâce à sa résolution spatiale améliorée, ESA-CCI LC m'a permis d'évaluer plus précisément le degré d'hétérogénéité affectant la classification utilisée dans ECOCLIMAP. Il faut cependant garder à l'esprit qu'aucune classification de types de végétation issue de données satellitaire n'est correcte à 100%, et qu'il peut exister des problèmes de définition de la nomenclature. Par exemple, à partir de quelle densité ou de hauteur des arbres peut-on considérer qu'une surface est couverte de forêt plutôt que de prairie ?

L’objectif ici est de mettre en évidence les zones garantissant une certaine homogénéité de cultures et de prairies, relativement à d'autres régions du monde, et de réaliser une carte à 1 km de résolution dont les points de grille sont entièrement homogènes selon la nomenclature ESA-CCI LC. Ces zones représentent de possibles cas d’étude.

Dans un premier temps, j’ai extrait à l’échelle mondiale, tous les points de grille d’ECOCLIMAP qui présentaient plus de 40% de l’une ou l’autre des quatre classes citées précédemment. Ce seuil permet d’obtenir des surfaces de cultures et de prairies (C3 et C4).

Ces quatre masques ainsi formés, j’ai analysé leur correspondance avec ESA-CCI LC. J’ai ensuite utilisé ESA-CCI LC pour sélectionner les points de grille ECOCLIMAP homogènes à 1 km de résolution.

Le masque de cultures en C3 ECOCLIMAP présente une grande variabilité lorsqu’on l’applique aux classes de végétation ESA-CCI LC. Cependant, près de la moitié des points de grille du masque sont occupés par des cultures pluviales selon ESA-CCI LC (Figure III.1). Ceci est cohérent avec le seuil de 40 % utilisé pour sélectionner ces points de grille ECOCLIMAP. L’autre moitié du masque est composée de prairies, de cultures irriguées, de forêt ainsi que d’autres types de végétation selon ESA-CCI LC. Le masque de cultures en C4 est composé majoritairement de cultures pluviales (près de 60%) (Figure III.2). Ces points de grille en commun ont été considérés comme des cultures pluviales de type C4. On observe une plus faible variabilité des classes ESA-CCI LC au sein de la classe cultures en C4 ECOCLIMAP : les prairies représentent 20%, les autres classes se répartissent dans les derniers 20%.

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Figure III.1 Composition du type de végétation « cultures en C3 » d’ECOCLIMAP-I d’après ESA-CCI LC

Figure III.2 Composition du type de végétation « cultures en C4 » ECOCLIMAP d’après ESA-CCI LC

Pour les prairies, la correspondance entre les deux classifications est plus difficile à mettre en évidence. Les masques de prairies en C3 et C4 ECOCLIMAP ne sont majoritairement pas considérés comme tels par ESA-CCI LC. En effet, seulement 14% et 11% sont représentés par des prairies selon ESA-CCI pour les catégories C3 et C4 respectivement (Figure III.3 et Figure III.4). Trente % des points de grille constitués de prairies en C3 sont considérés comme étant de la végétation éparse par ESA-CCI LC, 25% des forêts et 10% comme du sol nu. On observe une grande représentation des forêts, des couverts arbustifs ainsi que des cultures pluviales dans le masque des prairies en C4 (plus de 20% pour chacun). 47% 10% 11% 11% 16% 5% Cultures pluviales Prairies Cultures irriguées Forêt

Végétation naturelles mélangées Autre 57% 20% 2% 2% 19% Cultures pluviales Prairies Forêts

Végétation naturelle mélangée Autres

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Figure III.3 Composition du type de végétation « Prairies en C3 » d’ECOCLIMAP d’après ESA-CCI LC

Figure III.4 Composition du type de végétation « prairie en C4 » d’ECOCLIMAP d’après ESA-CCI LC

La comparaison de ces deux cartes d’occupation des sols a permis de mettre en avant l’incertitude qui réside dans la classification des pixels selon les méthodes utilisées (supervisée ou non supervisée), les capteurs utilisés (AVHRR, MERIS, etc.) et la terminologie de la classification utilisée (cultures en C3 ou C4, cultures pluviales, etc.). En croisant les deux informations ECOCLIMAP et ESA-CCI LC, on peut espérer réduire l’incertitude sur le type d’occupation du sol que l’on considère, et obtenir ainsi sur ces points de grille une meilleure représentation par le modèle ISBA des variables géophysiques observées depuis l’espace, comme le LAI.