Système de surveillance de l’eau à court terme (STMS)

La gestion efficace de tout type de plan d’eau nécessite des données complètes actualisées concernant sa qualité biologique, chimique et physique. Le Système de surveillance de l’eau à court terme (STMS) peut être utilisé in situ pour détecter une augmentation de certains polluants spécifiques dans l’eau. Il utilise un réseau de systèmes d’identification automatique qui avertit les destinataires désignés en temps
réel. Grâce au STMS, les parcs naturels peuvent améliorer leurs capacités de gestion en matière de protection de la biodiversité et de changement climatique, et ils peuvent aussi attribuer une valeur économique sur le territoire concerné, comme dans le cas du tourisme.

Infrastructure technologique

Accès à l’électricité et au réseau Internet (de préférence via les réseaux mobiles) sur le site choisi pour positionner les capteurs.
Les principaux éléments de l’équipement sont les suivants :

1. Bouée/mât – Vitesse du débit/de la profondeur d’eau disponible. Doit pouvoir comporter l’unité de base multisondes, la batterie, des panneaux solaires (le cas échéant) et l’enregistreur de données.
2. Unité de base multisondes – Doit pouvoir comporter les sondes des capteurs choisis. En cas de têtes de capteurs optiques, un racleur est recommandé (il occupe l’un des emplacements dans l’unité de base multisondes).
3. Capteurs (têtes de capteurs) – La résolution et la fiabilité des mesures sont importantes, les utilisateurs doivent donc
   veiller à obtenir une précision suffisante en fonction de leurs besoins. Les différents types de capteurs nécessitent une maintenance différente ; les capteurs optiques peuvent fonctionner sans supervision bien plus longtemps et leur maintenance implique surtout de nettoyer leurs têtes.
4. Source d’alimentation électrique – En cas de panneaux solaires, garder à l’esprit que l’énergie obtenue doit être capable recharger la batterie suffisamment lorsque la lumière du soleil est disponible. Le nombre de panneaux solaires peut améliorer l’énergie obtenue et modifier la durée pendant laquelle les panneaux bénéficient de la lumière du soleil (différentes configurations d’orientation possibles). Les panneaux solaires nécessitent aussi un régulateur pour transmettre un niveau d’énergie adapté à la
   batterie.
5. Batterie – Elle doit pouvoir fournir le bon niveau de tension et d’intensité pour alimenter le système. La capacité de la batterie doit être basée sur la durée de vie requise pour la batterie et sur la consommation de courant totale du système (cette consommation est surtout affectée par la fréquence des mesures prises puis envoyées au serveur).
6. Enregistreur de données – Il doit être compatible avec l’unité de base multisondes pour la collecte des données à partir des capteurs (connexions compatibles). De préférence, il comprend une mémoire locale pour les cas où la connexion Internet ne serait pas disponible. Il doit pouvoir envoyer les données vers un emplacement (serveur) à distance pour y être stockées.
7. Module de connectivité Internet – GSM (2G/3G/4G) dans la plupart des cas, lorsque la couverture GSM est suffisante. Il
   peut être intégré à l’enregistreur de données. Un logiciel dédié doit être choisi pour recueillir, afficher et gérer les données obtenues.

Formation

Une formation est recommandée pour expliquer l’utilisation du logiciel à tous les utilisateurs potentiels.

Investissement

L’installation d’un réseau de bouées STMS pour détecter la pollution entrante serait une manière rentable et plus économique que les méthodes classiques d’échantillonnage et d’analyse. Des lignes directrices pour l’analyse coûts/avantages liée à la mise en oeuvre du STMS ont été élaborées. Elles suggèrent des indicateurs à utiliser pour évaluer les catégories affectées, telles que les revenus, la conformité avec la réglementation, les coûts de décontamination en cas de pollution, les coûts de gestion quotidiens et l’efficacité de la surveillance de l’eau.

Concept

Le STMS consiste à installer une bouée dans l’eau des aires protégées à surveiller. Celle-ci est équipée : d’une unité de base multisondes, dotée de capteurs (sur batterie) sondant les paramètres pertinents relatifs à la qualité de l’eau, de panneaux solaires pour recharger la batterie, d’un enregistreur de données pour toutes les valeurs mesurées, et d’un modem GSM pour envoyer les valeurs mesurées
vers une serveur. Les données sont envoyées à la fois au serveur des parcs et au serveur d’EcoSUSTAIN. Ainsi, les parcs reçoivent les données directement sur leurs ordinateurs sous forme de tableaux et graphiques, et si les mesures sont en dehors des fourchettes acceptables, une alerte est envoyée à une sélection d’utilisateurs concernés.
Les données sont aussi publiées sur le portail en ligne ouvert d’EcoSUSTAIN, où les utilisateurs autorisés peuvent créer des rapports périodiques, lesquels sont aussi à la disposition du public sur le portail.

Fréquence de mise en oeuvre recommandée

La première étape consiste à choisir les paramètres à surveiller, incluant des variables physiques (température, conductivité, turbidité), chimiques (oxygène dissous, pH) et biotiques (algues bleu-vert et pigments de chlorophylle a). Les facteurs comme le coût des sondes, leur durée de vie et leur robustesse dans des conditions spécifiques, ainsi que leur maintenance, doivent être pris en compte.
La deuxième étape consiste à choisir les emplacements où les bouées seront installées, en fonction de plusieurs paramètres tels que le but de la surveillance, la facilité de maintenance et la proximité des voies de navigation.
Les données sont ensuite recueillies et transmises à une fréquence prédéfinie, par exemple selon les exigences minimales de la directive-cadre de l’UE sur l’eau (DCE). Enfin, les données s’affichent à l’écran sous forme de graphiques et de tableaux. Les valeurs statistiques
proviennent des données brutes (par ex. valeurs minimum, maximum et moyennes pour la période). Les données sont traitées uniquement lorsqu’elles sont visualisées dans l’application en tant que données réelles ou via les rapports créés, mais les données elles-mêmes ont de la valeur et peuvent ensuite être traitées dans l’outil souhaité, hors de la solution STMS.

Les observations visuelles et les enregistrements photo/vidéo automatiques peuvent être affectés par les conditions météorologiques et l’état de la mer. Les coûts peuvent être élevés en cas d’utilisation de navires de recherche dédiés. De plus, seuls les déchets marins de plus de 20 cm peuvent être détectés depuis les navires et avions de grande taille. Enfin, la dimension des objets en mer peut être difficile à évaluer ; pour
régler ce problème et obtenir une estimation de la taille réelle de l’objet, le protocole suggère d’utiliser une règle avec une ficelle de longueur fixe puis de mesurer la longueur apparente de l’objet et le degré d’éloignement avec la ligne d’horizon.
La surveillance de l’ingestion de déchets peut varier selon la couverture géographique de l’espèce et la disponibilité des animaux.

Résultats quantitatifs

L’application du protocole permet de recueillir des données homogènes, cohérentes et comparables concernant les déchets marins flottants, tant à grande échelle (c.-à-d. au niveau du bassin méditerranéen) qu’à échelle locale (c.-à-d. au niveau d’une AMP), et concernant les déchets ingérés par le biote.

Autres applications potentielles

Le protocole a été conçu spécifiquement pour la Méditerranée mais il peut aussi être utilisé pour recueillir des données sur les déchets marins dans d’autres contextes maritimes.

• Dans le Parc national d’Albufera, plus de 4000 mesures portant sur 6 paramètres ont été prises en un an. En utilisant ces données, les chercheurs peuvent étudier les changements affectant les paramètres de l’eau en fonction des conditions atmosphériques.

• Grâce à la mise en œuvre du SMTS, le Parc national de Krka a pu recueillir pour la première fois une série de données chronologiques, 24 h/24 h, tous les jours et à chaque saison. Ces séries sont très utiles, non seulement pour le Parc (qui pour la première fois détient les données de surveillance de la qualité de l’eau), mais aussi pour d’autres acteurs effectuant des recherches ou des échantillonnages de données dans la zone.