Programme Interreg III Posidonia

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1 Programme Interreg III Posidonia Comparaison des informations recueillies à l aide du sonar latéral et en plongée sur les sites de Boulouris et du Pic d Aurel. Introduction Lors de la mission en mer de novembre 2005, dans le cadre du programme Posidonia, des levés de sonar latéral et des observations en plongée ont été réalisés en parallèle sur deux sites de l Est de Saint - Raphaël, Boulouris d une part, et le Pic d Aurel d autre part (Fig 1). Le présent document a pour objectif de confronter les apports de chaque technique à la caractérisation de l herbier de posidonies, et d analyser la précision du positionnement des deux sources d information. 1 Les données disponibles Sur le site de Boulouris, une plongée a été effectuée le 29/11/05 selon un transect de 330m de longueur, depuis la limite inférieure, à 31m de profondeur jusqu à sa limite supérieure (GIS Posidonie, 2005). Deux des six profils sonar levés sur le site les 28 et 30/11/05 couvrent respectivement les parties inférieure et médiane du transect de plongée, entre la profondeur de 15m environ et la limite inférieure de l herbier. Les quatre autres profils se situent plus au large. Sur le site du Pic d Aurel, la plongée a été effectuée le 30/11/05 selon un transect de 390m de longueur, depuis la limite inférieure, à 32.8m de profondeur jusqu à sa limite supérieure. Un seul profil sonar, acquis le 29/11/05, recoupe la partie inférieure du transect de plongée Fig.1 Localisation des données acquises sur les sites de Boulouris et du Pic d Aurel (Source : Gis Posidonie, 2005). 1

2 2 Informations fournies par le sonar et confrontation avec les observations en plongée Site de Boulouris Partie inférieure de l herbier et point de plongée 31m: L enregistrement sonar du 28/11/2005 montre entre 14h58 et 15h00 la partie inférieure de l herbier à faciès acoustique homogène, continu et à fort recouvrement, et son passage au fond meuble (Fig 2). Au niveau ou à proximité de la limite inférieure de l herbier, on note localement la présence de plusieurs ensembles de roches, sur lesquelles vient parfois «s appuyer» la limite de l herbier, donnant à celle-ci un tracé irrégulier. Au niveau de ces petits affleurements rocheux, l herbier se développe vers le large, à la faveur du léger exhaussement rocheux. Entre ces «indentations», la limite d herbier se situe en retrait, en direction de la côte. Aux abords de sa limite inférieure, l herbier est donc généralement implanté sur substrat sableux, et localement sur substrat rocheux. Les petits affleurements rocheux se développent également au-delà de l herbier, dans la partie occidentale de l extrait de sonogramme présenté. Le sonogramme original traduit un fort recouvrement de l herbier, légèrement décroissant en limite inférieure, plus important que les valeurs mesurées en plongée, comprises entre 60 et 67%. Cette surévaluation du recouvrement semble inhérente aux caractéristiques du sonar latéral ; qui indique le faciès dominant sur une surface de 1m² environ. Elle est aussi liée à l échelle de l image, elle-même liée à la fréquence et à la portée du sonar. Du fait de leur petite taille décimètrique, les intermattes observées en plongée ne sont normalement pas décelables à l échelle originale du sonogramme (1/1000). Par contre, elles deviennent identifiables en zoomant sur l image sonar, et éventuellement en réalisant un négatif de cette image, ce qui correspondrait à une acquisition de l image à une fréquence plus élevée, mais en contrepartie réduirait la portée Le sonogramme ne donne pas accès au paramètre «densité de l herbier», et à ses variations le long du transect (les valeurs de densité mesurées sur le transect de Boulouris sont comprises entre 110 et 345 faisceaux par m², de 31m à 15m de profondeur). Il ne permet pas non plus de mesurer le déchaussement de l herbier, ni de juger de la présence ponctuelle d herbier sur les roches situées au-delà de l herbier continu. Par contre, le faciès acoustique clair du sédiment correspond bien au «sable fin vaseux» observé en plongée au-delà de l herbier. Un faciès acoustique intermédiaire entre celui du sédiment (faciès clair) et celui de l herbier (faciès sombre), pourrait correspondre à un sédiment plus grossier entre la limite inférieure d herbier et les roches situées plus au large. L imagerie sonar, par la superficie couverte, permet également d évaluer la représentativité des observations aux abords du transect de plongée. Elle montre : - que les caractéristiques de l herbier sont peu variables longitudinalement ; le recouvrement est fort sur des distances importantes. Il décroît légèrement vers la base de l herbier, mais l information est tronquée par la «zone aveugle», qui correspond à une zone de moindre définition, à l aplomb du poisson sonar, - la présence de petits affleurements rocheux en limite inférieure d herbier ou au-delà de celle-ci s observe dans la partie occidentale de l extrait présenté ; Ce n est par contre plus le cas dans la partie orientale, où la roche est absente, la limite inférieure de l herbier est alors beaucoup plus régulière, moins indentée. 2

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5 Fig. 4 Positionnement des levés en plongée et des sonogrammes sur le site de Boulouris. 5

6 Site de Boulouris Partie médiane de l herbier et points de plongée 15 et 20m: L enregistrement sonar du 30/11/2005 montre entre 8h24 et 8h26 (Fig.3) un herbier continu et à fort recouvrement à une profondeur mesurée en plongée - de 20m (partie inférieure de l extrait), devenant plus discontinu vers 15m de profondeur (partie supérieure de l extrait) Le faciès acoustique est plus hétérogène que sur l extrait précédent, proche du faciès «herbier ondoyant», ce qui semble traduire un recouvrement moindre et la présence d intermattes de taille plus importante, pouvant être identifiées par le sonar, sur un enregistrement à l échelle du 1/1000. Cet herbier est interrompu par deux taches sableuses de taille décamétrique. Sur l une d entre elles, on devine la présence de mégarides de houle. A profondeur inférieure à 15m (partie supérieure de l extrait), l herbier devient discontinu, irrégulier, avec un recouvrement nettement moindre. Cette variation semble correspondre à un début d influence du substrat rocheux, même si celui-ci n affleure pas directement. La confrontation avec les informations recueillies en plongée montre, comme pour l extrait précédent, un herbier apparemment continu et à fort recouvrement dans la zone des 20m de profondeur, alors que le recouvrement en plongée est évalué à 67% seulement. A 15m de profondeur, le recouvrement de l herbier estimé d après le sonogramme (recouvrement modéré) s accorde avec la mesure faite en plongée (63 %). Ceci montre que le faciès acoustique est fonction du recouvrement de l herbier, mais aussi de la disposition de celui-ci. Un herbier à répartition homogène est identifié comme «à fort recouvrement» même si le recouvrement effectif sur le fond n est que de 40%, alors qu un herbier où alternent des taches d herbier et des intermattes de taille métrique sera identifié comme «discontinu et à recouvrement modéré ou variable». 6

7 Site du Pic d Aurel L enregistrement sonar du 29/11/2005 montre entre 13h04 et 13h06 la partie inférieure de l herbier et son passage au fond meuble (Fig 5). L herbier de posidonies, implanté sur le substrat sableux, est continu et homogène et présente un fort recouvrement jusqu à proximité de sa limite inférieure. En limite inférieure, plus précisément dans une bande de 25 à 40m de largeur (mesurée perpendiculairement à la limite), le recouvrement de l herbier diminue et devient très irrégulier, variable sur de courtes distances. dans la partie «axiale» de l enregistrement, la diminution du recouvrement de l herbier vers le large est progressive, par contre, dans la partie occidentale (13h04 13h05), la limite inférieure est très découpée et irrégulière ; des zones de matte ou de sable alternent avec des zones d herbier à recouvrement variable. Dans un cas comme dans l autre, aucun tombant de matte ne vient affecter la limite d herbier. Sur ce site, le recoupement entre les deux types de données est limité à la partie inférieure de l herbier, et à 2 points de plongée : Le recouvrement en plongée, évalué à 39% à 32m de profondeur, et à 42% à 25m, est considéré comme moyen alors que sur le sonogramme, il est apparemment fort. L évaluation du recouvrement est donc influencée par la technique de mesure et l utilisation du sonogramme seul peut conduire dans ce cas à une surestimation. La position théorique du point de plongée se trouve à environ 30m à l intérieur de l herbier, alors qu elle devrait se trouver sur la limite inférieure, ce qui donne l ordre de grandeur de l imprécision de positionnement. Par contre, le sonogramme permet d élargir l échelle d observation, de l ordre de 10m en plongée, et de montrer des variations morphologiques longitudinales de la limite inférieure de l herbier (diminution progressive du recouvrement dans la partie axiale de l extrait de sonogramme, herbier devenant irrégulier dans la partie gauche de l extrait). En raison de l imprécision sur l ensemble des deux positionnements (20 à 30m), il est difficile de déterminer les seuils de détection du sonar 7

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9 Fig. 6 Positionnement des levés en plongée et des sonogrammes sur le site du Pic d Aurel. 9

10 3 Analyse du positionnement des informations Afin de confronter les informations fournies par les deux techniques, les positions des deux sources d informations sont reportées sur un même plan, de deux manières différentes. D une part, les positions GPS des points de plongée sont reportées manuellement sur les sonogrammes correspondants (Fig. 2, 3, 5); D autre part, le sonogramme, localisé d après les positions DGPS du poisson fournies par les fichiers de navigation, est positionné sur les cartes établies par le GIS sous SIG (Fig. 4 et 6) Au-delà des positions affichées, il est nécessaire de tenir compte des imprécisions d origine diverse : - la précision des systèmes de positionnement eux mêmes, quelques mètres pour le GPS différentiel du navire, une dizaine de mètres pour GPS utilisé pour localiser les plongeurs S y ajoutent les imprécisions spécifiques à chaque technique : - position du poisson par rapport au navire Le poisson sonar est remorqué par le navire à plusieurs dizaines de mètres en arrière de celuici (par rapport à l antenne GPS). En intégrant la longueur de câble filée, le système de gestion des données sonar permet de calculer la position effective du poisson ; cette position est indiquée sur le sonogramme, en même temps que l heure d acquisition de l image. Par contre, l enregistrement à chaque seconde du cap suivi par le navire montre que celui-ci est variable, et témoigne des lacets du poisson, auxquels doit correspondre une inclinaison variable. Ces mesures angulaires, dans le plan horizontal et dans le plan vertical, ne sont pas corrigées. Au total, les erreurs cumulées sur la position de l imagerie sonar peuvent conduire à une imprécision maximale estimée à une vingtaine de mètres. - position du plongeur par rapport à la bouée. Les positions et déplacements du plongeur sur le fond sont positionnés grâce à une bouée de surface reliée au plongeur, en principe à l aplomb de celui-ci. Dans la pratique, en fonction du vent et ou du courant, la bouée est décalée par rapport au plongeur, d autant plus que la profondeur est importante. Dans la tranche d eau qui nous intéresse ici (15 à 30m), l erreur de position peut atteindre 10m environ (estimation GIS Posidonie), et diminue avec la profondeur. L erreur théorique cumulée lors du recoupement des informations fournies par le sonar et le plongeur pourrait donc atteindre 30 à 40m. Pour la partie inférieure de l herbier de Boulouris, la précision relative peut également être estimée par comparaison des informations aux abords du point de plongée présumé ; En effet, les observations de plongée mentionnent «une limite inférieure de l herbier à 31m au niveau d une petite bronde rocheuse», qui semble correspondre aux petits pointements rocheux observés à une vingtaine de mètres au SSE du point de plongée présumé. L imprécision globale du positionnement serait donc ici d une vingtaine de mètres. Pour les autres points de plongée du site de Boulouris, on ne dispose pas d éléments caractéristiques sur le sonogramme, susceptibles d être utilisés comme points de calage ; il n est donc pas possible d évaluer la précision du positionnement des deux types d informations. L imprécision du positionnement semble plus importante au Pic d Aurel (30m) qu à Boulouris (20 25m), notamment pour des raisons liées à la navigation ; En effet, au Pic d Aurel, le tracé de navigation décrit un virage en amont du point de plongée, alors qu à Boulouris les tracés sont plus rectilignes. 10

11 4 - Conclusions Sur les deux sites étudiés (Boulouris et Pic d Aurel), la concordance entre imagerie sonar et observation directe en plongée est bonne, malgré l importante différence d échelle (facteur de 1 à 1000) Les observations en plongée sont indispensables pour une validation des faciès identifiés sur les sonogrammes, à savoir l herbier de posidonies, le sédiment situé au-delà de l herbier, et les affleurements rocheux ponctuels, Les deux techniques sont complémentaires ; le sonar latéral est bien adapté à l identification de l herbier et à sa délimitation, qu il permet de décrire sur de vastes surfaces (Deux minutes d enregistrement permettent par exemple de positionner une limite inférieure d herbier sur plus de 200m), mais avec une définition de l ordre du mètre, alors que la plongée permet l observation d éléments de taille décimétrique à centimètrique, sur des surfaces réduites. Le sonar latéral permet également de décrire la morphologie de l herbier, la présence d éléments particuliers au sein de l herbier (ex : roches isolées ici), la micromorphologie (ex : intermattes), ainsi que d éventuelles discontinuités au sein de l herbier (taches de matte ou de sable, figures sédimentaires éventuelles), faciès particulier de l herbier (ex : faciès ondoyant),. Les plongées réalisées par le GIS Posidonie et décrites dans le rapport d activité 2005 permettent d accéder à différentes caractéristiques de l herbier, tels que le recouvrement, la densité (nombre de faisceaux par m²), le déchaussement, ainsi qu à des informations telles que la présence de taches de matte ou de sable au sein de l herbier. Ces informations sont ici mesurées en plusieurs points d un transect, situés à des profondeurs différentes. Les deux techniques se complètent aussi dans l espace : les profondeurs inférieures à 10m sont en effet difficilement accessibles aux engins remorqués par un navire. De ce fait, le recoupement de l information sonar avec le transect réalisé en plongée est incomplet. Toutefois, des discordances entre les deux techniques, et les limites de l imagerie sonar sont mises en évidence sur les sites étudiés : - le recouvrement généralement important sur les sonogrammes paraît surévalué par rapport aux mesures faites en plongée, notamment lorsque les intermattes sont de taille décimétrique, - la différenciation entre les herbiers des deux sites, l un avec un recouvrement de 40%, l autre de 60%, n est pas possible par l intermédiaire des sonogrammes acquis (notamment en raison de la petite taille des intermattes). - la densité de l herbier et ses variations le long du transect ne peuvent être appréhendés que par observation directe sur le fond. Pour ces raisons, la description d un herbier en termes de recouvrement à l aide de sonogrammes seuls doit être réalisée avec prudence, et il est préférable de s en tenir à une évaluation semi-quantitative. En raison de l imprécision sur l ensemble des deux positionnements (20 à 25m à Boulouris), et de la configuration des herbiers sur les sites étudiés, la confrontation des sonnées acquises en plongée et à l aide du sonar latéral sur les deux sites ne permettent pas de définir le seuil de détection de l herbier, c est-à-dire le recouvrement à partir duquel un herbier est identifiable par le sonar. Par contre, l imagerie sonar renseigne sur le contexte autour du transect de plongée et permet d évaluer la représentativité des observations de plongée. 11

12 En raison des incertitudes cumulées sur le positionnement de l information sonar et des points de plongée, il est préférable de considérer l observation de plongée comme la validation d un petit secteur du fond, plutôt que d un point précis. La mesure de la précision nécessiterait d effectuer une plongée dans un secteur où le fond présente une caractéristique particulière, par exemple la présence d un élément tel qu une roche isolée, une limite de forme particulière. L acquisition de la bathymétrie permettrait de préciser notamment la profondeur des limites inférieures d herbier, et de caler l information dans le sens vertical. Sur les deux sites étudiés, seule l altitude du poisson par rapport au fond semble avoir été enregistrée Sur le site du Pic d Aurel, un profil sonar complémentaire, réalisé à 150m du profil le plus côtier, en direction de la côte, aurait permis d avoir un recoupement plus important des informations, et un nombre de point de calages plus élevé. Bibliographie BONHOMME D., CADIOU G Rapport d activité 2005 du GIS Posidonie dans le cadre du Programme INTERREG IIIB Posidonia. Contrat de sous-traitance IFREMER 05/ GIS Posidonie publ., Fr. : annexes 12

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