Halieutique et environnement océanique

Le cas de la pêche palangrière à l’espadon depuis l’île de la Réunion

Michel Petit et Frédéric Huynh (dir.)

DOI : 10.4000/books.irdeditions.10003

Éditeur : IRD Éditions

Année d'édition : 2006

Date de mise en ligne : 18 juillet 2017

Collection : Synthèses

ISBN électronique : 9782709922906

http://books.openedition.org

Édition imprimée

ISBN : 9782709915830

Nombre de pages : 240-[8]

Référence électronique

PETIT, Michel (dir.) ; HUYNH, Frédéric (dir.). Halieutique et environnement océanique : Le cas de la pêche palangrière à l’espadon depuis l’île de la Réunion. Nouvelle édition [en ligne]. Marseille : IRD Éditions, 2006 (généré le 18 septembre 2020). Disponible sur Internet : <http://books.openedition.org/irdeditions/10003>. ISBN : 9782709922906. DOI : https://doi.org/10.4000/books.irdeditions.10003.

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© IRD Éditions, 2006

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Grâce à l'observation continue des océans, les satellites permettent de dresser un état de plus en plus précis du « paysage océanique ». Ce paysage, affiné en temps quasi réel, est précieux pour les pécheurs qui peuvent alors localiser les concentrations de poissons et ainsi réduire significativement leur poste de prospection. Ce même paysage, porté à la connaissance des gestionnaires publics des pêcheries et des spécialistes de la dynamique des populations de poissons, est une information incontournable pour établir les bases et règlements d'une gestion durable de la ressource. La lecture des données satellitaires donne par ailleurs aux scientifiques des clés pour la compréhension des déplacements des bancs de poissons à différentes échelles spatio-temporelles ainsi que certains paramètres nécessaires au calcul du potentiel halieutique des régions océaniques.

À partir de l'étude de la pêche palangrière à l'espadon depuis l'île de la Réunion, cet ouvrage présente l'approche de l'halieutique opérationnelle par télédétection et la démarche scientifique associée, tout en en indiquant les limites. Il donne également les outils et méthodes de télédétection ainsi que des exemples d'analyse croisée des données environnementales et des captures. Professionnels de la pèche, gestionnaires publics ou chercheurs pourront ainsi établir leur propre diagnostic en rapport avec leurs préoccupations.

The Survey of Environment Assisted by Satellite (SEAS) programme and concept have been running at the IRD centre in Réunion in the Indian Ocean since the early 1990s.They were applied to local and regional longline fishing grounds in 2000 and 2001.

The work on Réunion longline fishing is used here as a case study to demonstrate the potential of the concept and the associated sdentific work without concealing its limits and difficultés of application. The remote sensing tool and methodology and the cross-referenced analysis of environmental and fishing data are also described. Readers - fisherman, fishery managers and scientists - can make their own diagnoses of the cases with which they are concerned.

Sommaire

Préface

Partie 1. De l’océanographie spatiale du Sud-Ouest de l’océan Indien

Des phénomènes physiques aux paramètres océanographiques

Martin Desruisseaux, Michel Petit, Laure Gardel, Antonio Ramos, Michel Slepoukha, Emmanuel Rivière, Josep Coca, Pierre Malard et Yvette Basson

La couleur de l’eau

La température de l’eau

Le vent à la surface de l’eau et la vorticité

La topographie de la surface de l’eau

Hydroclimat du Sud-Ouest de l’océan Indien et océanographie spatiale

David Guyomard, Michel Petit, Martin Desruisseaux, Jean-Michel Stretta et Laure Gardel

Caractéristiques générales connues de l’océan Indien

L’océan Indien revisité par l’océanographie spatiale

Partie 2. La pêcherie palangrière developpée depuis l’île de la Réunion

L’espadon, espèce cible de la pêcherie palangrière réunionnaise

David Guyomard, François Poisson et Jean-Michel Stretta

Le comportement de l’espadon à partir de rares observations directes

Le régime alimentaire de l’espadon, marqueur de son comportement

Questions soulevées à partir de ces comportements

Synopsis de la pêche palangrière réunionnaise

David Guyomard, François Poisson et Jean-Michel Stretta

Présentation

Analyse des données palangrières

Partie 3. Analyse croisée des données environnementales océaniques et des captures palangrières

De la statistique élémentaire à l’analyse de co-inertie

Guillaume Constantin De Magny, Martin Desruisseaux et Michel Petit

Description des données

Test de la distribution des variables

Analyses en composante principale et de co-inertie

ACP sur matrice de corrélations

Les modèles linéaires généralisés

Guillaume Constantin De Magny, Martin Desruisseaux et Michel Petit

Création du modèle maximal

Modèle de maximum de vraisemblance

Discussion

Partie 4. Approche par simulation de la dynamique de la capturabilité de l’espadon par la palangre de surface

La modélisation dans la compréhension des déplacements de grands pélagiques exploités par la pêche

David Guyomard, Jean-Christophe Soulié, Martin Desruisseaux, Jean-Michel Stretta et Michel Petit

L’approche classique de la théorie des pêches

Les modèles dynamiques et spatiaux

Notre approche : résolument synthétique

Un applicatif de modélisation individus-centrée fondé sur une architecture de type multi-agents (MUFINS)

Jean-Christophe Soulié, David Guyomard, Martin Desruisseaux, Jean-Michel Stretta et Michel Petit

Le modèle MUFINS (MultiFish Indian ocean Simulator)

Le maintien de l’intégrité des données et la gestion des conflits

Essai d’utilisation des réseaux de neurones

Martin Desruisseaux, Michel Petit, Guillaume Constantin De Magny et Frédéric Huynh

Calcul d’une sortie à partir de valeurs d’entrée

Apprentissage supervisé du réseau

Application d’un réseau de neurones artificiels aux données de pêche

Conclusion

Michel Petit et Frédéric Huynh

Annexe SEASview : un système d’information océanique adapté à la pêcherie palangrière réunionnaise

Ire partie. Description des produits d’environnement océanique fournis en entrée

Laure Gardel, Martin Desruisseaux, Michel Petit, Antonio Ramos, Michel Slepoukha, Emmanuel Rivière, Josep Coca et Yvette Basson

2e partie. Un logiciel d’extraction des données environnementales

Martin Desruisseaux, Michel Petit et Laure Gardel

Bibliographie

Figures

Préface

Quelle que soit l’espèce visée, du thon à l’anchois en passant par l’espadon, les professionnels de la pêche pélagique n’ont de cesse lors de leurs marées, d’essayer de diminuer les coûts du poste recherche du poisson. Ce fait est encore plus crucial lorsqu’une nouvelle pêcherie s’implante au sens géographique et (ou) économique : les surfaces à prospecter sont immenses et les structures du marché ne sont pas stabilisées. De ce fait, les marges d’erreur sur la stratégie et la actique de pêche sont des plus étroites. La pêcherie palangrière à l’espadon qui s’est développée au cours de la dernière décennie se situe dans ce double cas.

En observant en permanence les océans, les satellites fournissent des données de plus en plus pertinentes et fiables pour décrire le «  paysage océanique » grâce d’une part à des capteurs de plus en plus efficaces et, de l’autre, à des méthodes de traitement de plus en plus performantes. Ce paysage, ainsi affiné en temps quasi réel, est très «  parlant » pour les pêcheurs qui peuvent alors se diriger plus directement sur les concentrations de poissons et, par là, réduire significativement le poste prospection de leur compte d’exploitation. Ce même paysage, porté à la connaissance des gestionnaires publics des pêcheries et des spécialistes de la dynamique des populations de poisson, est une information incontournable pour établir et parfaire les règlements (TAC, quotas, etc.) nécessaires à une gestion durable de la ressource. Il ne s’agit plus désormais, faute d’informations pertinentes réelles, de mettre en jachère des déserts bleus ou d’autoriser des pressions halieutiques fortes sur des régions en limite d’exploitation intensive… Les ichtyologistes, en particulier les comportementalistes, sont aussi des plus intéressés par la connaissance du paysage océanique : elle leur permet de comprendre les déplacements des bancs de poissons à différentes échelles spatio-temporelles et aussi d’en déduire certains paramètres, mal connus mais nécessaires aux dynamiciens des populations marines. Par manque d’information spatio-temporelle solide, les chercheurs sont trop souvent contraints, dans leurs modèles, à simplifier le milieu océanique en une homogénéité trop éloignée de la réalité.

Ce triple intérêt – du professionnel, du gestionnaire et du scientifique – porté aux produits issus des données satellitaires avait déjà été identifié lors du projet thonier régional (PTR, phase II) de la Commission de l’océan Indien (COI). Le programme qui en avait résulté, notamment dans le cadre réunionnais du Centre d’appui national (CAN-Réunion, 1993-1997) avait abouti à une réussite dans ces trois aspects. En particulier, la fourniture régulière de produits issus de la télédétection spatiale aux professionnels avait participé à diminuer le coût d’exploitation des unités mais aussi à mieux répartir les captures sur l’année, contribution loin d’être négligeable en matière de stabilité économique.

Lors du montage du «  Projet palangre Réunion » (PPR), il est apparu évident que la recherche et l’appui dans ce domaine soient poursuivis. À ces fins, début 2000, l’Ifremer en a confié 1 à l’IRD l’un des volets de recherche (Optimisation de la pêche palangrière par l’étude des relations entre distribution de la ressource et conditions océanographiques) défini dans cette optique et organisé autour de trois axes (1) l’acquisition, le traitement et le stockage des données d’environnement (produits satellitaires), (2) la mise en forme des données d’abondance et (3) l’analyse croisée de ces données et l’élaboration de produits dérivés.

Ce travail a été réalisé en un an et demi et, suite à la demande des acteurs professionnels de la pêche palangrière en extension dans les Dom-Tom et les pays insulaires en développement, il nous a paru judicieux d’en regrouper les principaux résultats dans un ouvrage qui se veut didactique et pratique, et qui vise un public large intéressé par le développement durable de la pêche palangrière et les moyens d’y parvenir. Tout en conservant précision et rigueur scientifique, l’ambition de cet ouvrage est d’être accessible au lecteur sans formation spécialisée dans les domaines thématiques (halieutique) ou technologiques (télédétection, analyse de données). Pour cela, nous avons consacré une partie conséquente de cet ouvrage à la synthèse des connaissances en océanographie spatiale appliquée à la pêche palangrière dans l’océan Indien comme exemple ainsi qu’aux nouvelles méthodes d’analyse du croisement de données de pêche et d’environnement océanique. Quant aux résultats proprement dits du programme, la consigne donnée aux auteurs était avant tout de ne rien cacher des difficultés et, surtout de ne pas faire de «  cosmétique » : tous les aspects, positifs comme insuffisants du programme, se devaient d’être présentés et analysés. Nous espérons que les explications, informations et résultats donnés ici sont suffisamment complets afin que le lecteur puisse se faire sa propre opinion sur les avantages et les limites des produits issus du spatial et des nouvelles technologies associées.

Partie 1. De l’océanographie spatiale du Sud-Ouest de l’océan Indien

Des phénomènes physiques aux paramètres océanographiques

Martin Desruisseaux, Michel Petit, Laure Gardel, Antonio Ramos, Michel Slepoukha, Emmanuel Rivière, Josep Coca, Pierre Malard et Yvette Basson

© P. Opic

La télédétection utilise les propriétés d’émission et (ou) de réflexion des rayonnements. Ces rayonnements, ondes électromagnétiques, transportent de l’énergie et se propagent sans altération dans le vide. Dans certains milieux, ces ondes peuvent être plus ou moins modifiées. Quand cette modification peut être reliée à des propriétés de l’objet d’étude, le rayonnement devient alors un support d’information.

Pour mesurer les rayonnements, sont utilisés des capteurs, instruments sensibles à certaines longueurs d’onde qui peuvent être de deux types : passif ou actif. Les capteurs passifs mesurent les ondes électromagnétiques naturelles, c’est-à-dire dont la source est le Soleil, qu’elles soient ou non modifiées par la Terre et son atmosphère. La présence de l’atmosphère limite la réception de l’énergie électromagnétique par les capteurs satellitaux au sein de certaines «  fenêtres spectrales » : visible – proche infrarouge, infrarouge thermique, micro-ondes, etc. À partir des données acquises par ce type de capteurs peuvent être déduites notamment la production biologique, la température de surface, la couverture nuageuse.

Les capteurs actifs, eux, envoient des pulses d’ondes radar et analysent le signal réfléchi. La source est donc artificielle et l’on en contrôle la longueur d’onde et la polarisation. De ce signal retour, peuvent être calculés, entre autres, la hauteur des vagues, la force d’entraînement du vent, la vorticité de la couche de surface et les courants géostrophiques. L’eau est le milieu qui nous intéresse ici. Lorsqu’une onde électromagnétique éclaire la surface de l’océan, une partie du rayonnement est réfléchie et une partie est transmise dans l’eau (fig. 1). La quantité d’énergie réfléchie, ainsi que les angles de réflexion et de transmission (θr et θt), dépendent de deux propriétés capitales en électromagnétisme : la conductivité et la constante diélectrique. Dans l’eau de mer, ces deux dernières propriétés dépendent de la fréquence de l’onde électromagnétique ainsi que de la température de l’eau, de sa salinité et de sa composition : composants organiques, chlorophylle-a, par exemple et (ou) inorganiques, comme les sédiments. Le signal retourné est donc fonction des caractéristiques optiques de l’eau, elles-mêmes influencées par ses propriétés inhérentes.

Fig. I. Angles de réflexion (θr) et de transmission (θt) d’un rayonnement incident

La couleur de l’eau

Dans le visible, les longueurs d’ondes assez petites vont pénétrer dans l’eau et être absorbées progressivement, jusqu’à une certaine profondeur où elles seront presque complètement absorbées. Dans le spectre visible, le rouge sera absorbé plus rapidement que le bleu. La profondeur d’absorption totale de la lumière sera fonction de la composition de l’eau. Les eaux naturelles, douces et salées, contiennent un mélange de matières dissoutes et particulaires optiquement actives, variables en nature et variables en concentration : en conséquence, leurs propriétés optiques sont très changeantes dans l’espace et le temps.

Comportement des constituants de l’eau de mer dans le visible

LES DIFFÉRENTS CONSTITUANTS

On distingue deux catégories de matière dans l’eau : les matières dissoutes et particulaires. De manière arbitraire, on considère comme dissoute la matière dont la taille des éléments est inférieure à 0,47 µ m. La matière organique dissoute comprend les acides humiques et fulviques issus de la décomposition de la matière végétale. Elle est aussi appelée substance jaune (Gelbstoff en allemand). Dans le cas des eaux du large, il s’agit de la décomposition du zooplancton et du phytoplancton à la fin des blooms.

En pleine mer, la matière particulaire ou matière en suspension (MES) est aussi constituée du zooplancton et du phytoplancton vivants. Les concentrations (de l’ordre de 0,5 mg. m⁻³) peuvent être très variables, en particulier au sein des blooms qui nous intéressent directement dans le cas des espèces pélagiques : ces blooms constituent l’étage nourriture des proies favorites de ces espèces. Près des rivages, il peut s’agir de sable ou de vase dont la concentration varie avec l’agitation de la mer et la profondeur. À proximité des agglomérations, il peut s’agir de pollution (concentrations de quelques mg. m⁻³ à plusieurs centaines de mg. m⁻³). Enfin dans les estuaires, elle correspond à la contribution continentale à la sédimentation océanique et est apportée par les rivières (jusqu’à plusieurs g. m⁻³ lors de la remise en suspension des sédiments, sous l’effet, par exemple, de la marée).

Les interactions avec le rayonnement visible

L’intensité de la lumière dans l’eau décroît exponentiellement avec la profondeur. Cette atténuation de la lumière a principalement deux origines : l’absorption et la diffusion.

• L’absorption est la transformation de l’énergie électromagnétique en une autre forme d’énergie par interaction avec la matière. L’énergie du rayonnement est principalement transformée en chaleur ou stockée dans les liaisons chimiques des molécules produites par la photosynthèse. La lumière absorbée peut parfois réapparaître sous une autre longueur d’onde, comme dans le cas de la fluorescence.

• La diffusion (scattering en anglais) est le changement de direction des faisceaux de rayonnement, qui sont déviés suite à des réflexions sur des particules en suspension. La diffusion ne produit pas de transformation d’énergie ni de longueur d’onde. Elle est pratiquement indépendante de la longueur d’onde1.

Contrairement à la diffusion, l’absorption dépend de la longueur d’onde. L’eau claire absorbe davantage dans les grandes longueurs d’ondes du spectre visible (lumière rouge) que dans les courtes (lumière bleue). L’absorption du rouge donne à l’eau sa coloration bleue typique des eaux tropicales. Ces eaux «  pures » ont une production biologique relativement faible.

Les régions plus productives des océans sont plus riches en matières dissoutes et particulaires. La substance jaune est présente en solution dans l’eau et absorbe fortement dans les courtes longueurs d’ondes du spectre visible (bleu) et peu dans les longueurs d’onde plus grandes (jaune-rouge). Il reste entre les deux la couleur verte que l’on observe typiquement dans les eaux productives des latitudes moyennes.

La coloration verte des eaux productives vient aussi de la matière particulaire, en particulier du phytoplancton et de ses pigments chlorophylliens indispensables à la photosynthèse. En général, c’est la chlorophylle-a qui est le pigment majoritaire. Lorsque les conditions de lumière et de fortes concentrations de nutriments sont réunies, la biomasse phytoplanctonique est une fonction croissante de cette coloration.

L’intensité lumineuse décroît exponentiellement avec la profondeur. Ce qu’on appelle alors la profondeur d’atténuation ou profondeur d’intégration dépend de la composition de la masse d’eau (concentration des différents constituants), en plus de dépendre des longueurs d’onde comme on l’a vu ci-dessus.

Deux cas de figures sont envisagés pour le calcul de la couleur de l’eau : les eaux du «  Cas 1 », où la couleur de l’eau est essentiellement liée à la présence du phytoplancton et de ses dérivés et les eaux du «  Cas 2 », qui sont influencées par la matière organique particulaire et dissoute. Les premières correspondent aux eaux du large ; les secondes aux eaux côtières et estuariennes.

La production primaire

La production primaire est variable dans le temps et l’espace, en fonction des processus physiques, chimiques, biologiques et surtout de leur synchronisation. Sous les tropiques, la quantité de lumière est suffisante toute l’année. La production primaire dépend alors de la disponibilité des nutriments. Le vent devient alors une donnée clé puisque, sous son action, les eaux froides et riches en nutriments remontent en surface. Dans ces régions tropicales, où la nutricline est profonde (stratification permanente), la production primaire nouvelle peut se faire à de plus grandes profondeurs et échapper partiellement à la détection par satellite.

La production primaire est cruciale dans les cycles biochimiques globaux. Elle nous intéresse ici parce qu’elle représente le premier maillon d’une chaîne trophique dont le dernier maillon est l’espèce ciblée par les pêcheurs.

Les capteurs

Le premier capteur à avoir permis d’accéder à la couleur de l’eau est CZCS2 embarqué sur Nimbus-7. Arrêté prématurément en 1987, il a pu malgré tout collecter les données suffisantes pour servir de référence dans la résolution du problème ardu de la calibration de ce type de capteur.

En août 1997, la plate-forme SEASTAR (fig. 2) est mise en orbite avec à son bord le capteur SeaWiFS3. La résolution spatiale des données au nadir4 est de 1 km et la fauchée du capteur est de 2 800 km. Ses huit canaux du vert au proche infra-rouge analysent avec une grande précision les composants de l’eau et leurs concentrations. Le canal 1 de SeaWiFS est utilisé pour distinguer les substances jaunes ; les canaux 2, 3, 4 pour calculer la concentration en pigments chlorophylliens ; les canaux 6, 7, 8 pour évaluer la turbidité et corriger les effets atmosphériques.

Fig. 2. Vue d’artiste du satellite SEASTAR en orbite. (Source : SeaWiFS’s Project)

Une double calibration du capteur est faite régulièrement en direction du soleil et en direction de la Lune, affinant l’ajustement des luminances. Une autre particularité de la plate-forme est de permettre une rapide inclinaison (± 20°) le long de la trace du satellite. Ce dépointage évite que le capteur soit aveuglé par le reflet spéculaire. L’inconvénient est la perte d’acquisition sur quelques dizaines de milles de la zone intertropicale pendant cette manœuvre de quelques secondes.

Le dernier-né de cette génération est le capteur expérimental MODIS5 sur le premier satellite EOS6...