Évaluation des mangroves et gestion des inondations dans les villes côtières tropicales : le cas du Grand Guayaquil

Énoncé du problème :

Les villes côtières des zones tropicales sont confrontées à une augmentation récurrente des inondations, conséquence de modifications mal planifiées de l'aménagement du territoire et de la montée du niveau de la mer liée au réchauffement climatique. Bien que les mangroves soient reconnues comme une infrastructure naturelle capable d'atténuer les marées, les fortes pluies, le ruissellement et les inondations, leur rôle protecteur est insuffisamment intégré à la planification urbaine des régions tropicales. Ce manque de compréhension de l'importance des mangroves comme barrières protectrices, ainsi que des multiples bienfaits écosystémiques qu'elles procurent, explique l'attention insuffisante portée à leur protection, leur conservation et la promotion de leur expansion.

Les villes de Guayaquil, Durán, Daule et Samborondón (qui forment le Grand Guayaquil) sont situées dans la partie intérieure du golfe de Guayaquil, en Équateur (Amérique du Sud), et font actuellement face à un risque d'inondation croissant. Avec plus de 3,3 millions d'habitants et une forte densité de population, le Grand Guayaquil s'est étendu le long des rives des fleuves Daule, Babahoyo et Guayas, un territoire naturellement vulnérable aux inondations. Cette situation est aggravée par des phénomènes climatiques de plus en plus intenses : entre 2023 et 2025, des précipitations extrêmes dépassant 70 mm en une seule journée ont été enregistrées, coïncidant souvent avec des marées hautes sur le fleuve Guayas, atteignant jusqu’à 5 mètres. Lorsque pluie et marées surviennent simultanément, les systèmes de drainage urbain ne parviennent pas à absorber les eaux de crue, ce qui entraîne des inondations fréquentes.

Dans ce contexte, l’objectif est d’utiliser des données satellitaires et des données web publiques pour évaluer la répartition spatiale des mangroves autour des villes côtières. Ceci permettra d’évaluer la protection côtière dans les zones tropicales de plus d’un million d’habitants, notamment dans l’agglomération de Guayaquil. De plus, ces données fourniront des informations sur l’état de santé des mangroves et identifieront les zones ayant potentiellement subi une perte ou une expansion de ces forêts au cours des dix dernières années. L’analyse permettra d’élaborer des propositions novatrices pour accroître, conserver, gérer et surveiller les mangroves dans différentes zones autour des villes étudiées, en particulier dans l’agglomération de Guayaquil.

Comment évaluer, gérer et restaurer les écosystèmes de mangroves afin d'améliorer la résilience aux inondations et de réduire les pertes économiques dans la région de Guayaquil, sous différentes conditions climatiques ?

Questions de recherche :

  1. Quel pourcentage du littoral des villes analysées (Grand Guayaquil) est protégé par les mangroves contre les risques d'inondation ? Est-il possible d'augmenter ce pourcentage ? Expliquez où, comment et pourquoi vous procéderiez dans les zones sélectionnées.

  2. Pourrait-on créer une carte montrant les zones de perte ou d'expansion des mangroves au cours des 10 dernières années, en indiquant leurs taux respectifs de perte ou d'expansion ? Des zones de dégradation des mangroves ont-elles été identifiées ? Concevoir une stratégie ou un outil pour suivre en continu l'évolution de la quantité et de l'état sanitaire des mangroves.

  3. Pourrait-on identifier les zones exposées aux inondations en raison de l'absence de mangroves ? ​​Pourrait-on calculer les surfaces touchées et quantifier les pertes potentielles ? Il convient d'élaborer une stratégie de sensibilisation prioritaire auprès des populations susceptibles d'être inondées, afin de les informer de l'importance de se préparer à cet événement, en envisageant notamment le recours aux mangroves comme solution naturelle lorsque les conditions écologiques le permettent.

  4. Comment la largeur, la densité et la santé écologique des mangroves influencent-elles la capacité d'atténuation des inondations dans la région du Grand Guayaquil ?

    • Existe-t-il une relation mesurable entre la largeur de la mangrove et la réduction de l'étendue des inondations ou de la profondeur de l'eau ?

    • Peut-on mesurer la relation entre les mangroves et leurs avantages protecteurs accrus en se basant sur leurs valeurs NDVI ?

    • Peut-on déterminer la largeur minimale de mangrove nécessaire pour réduire significativement les inondations dans différents scénarios de précipitations et de marées ?

    • Remarque : cette question demande de combiner la télédétection, les modèles d'inondation et l'analyse spatiale pour quantifier la performance protectrice des mangroves, et non seulement leur présence.

  5. Comment l’expansion urbaine des 10 à 20 dernières années a-t-elle affecté la couverture de mangroves et l’exposition aux inondations dans la région du Grand Guayaquil ?

    • Dans quelle mesure les changements (disparition ou fragmentation) des mangroves sont-ils liés à l'expansion urbaine ? Peut-on suivre cette corrélation ? 

    • L’expansion urbaine s’est-elle produite de manière disproportionnée dans des zones historiquement protégées ou à haut risque ?

    • Les zones nouvellement urbanisées sont-elles plus exposées aux inondations en raison de la disparition des mangroves ?

    • Remarque : Il est demandé d'intégrer l'analyse des changements d'utilisation des terres (séries temporelles Landsat), la cartographie de la croissance urbaine et l'analyse de superposition des risques d'inondation.

  6. Dans quelle mesure différents scénarios de restauration des mangroves permettraient-ils de réduire l'étendue des inondations et les pertes économiques prévues dans la région du Grand Guayaquil ?

    • Comment la restauration des mangroves à leur niveau historique modifierait-elle la profondeur et l'étendue spatiale des inondations modélisées dans différents scénarios de précipitations et de marées ?

    • Quel pourcentage de la population et des infrastructures exposées passerait de la catégorie à haut risque à la catégorie à risque modéré dans les scénarios de restauration ?

    • Quels sont les dommages économiques évités estimés dans chaque scénario de restauration ?

    • Remarque : Cette question vise à explorer la relation entre différentes stratégies de restauration et la prévention des inondations et des pertes économiques. 

Ressources du site :

Vous trouverez ci-dessous des ressources et des sources de données utiles pour commencer !

Sources de données (non restrictives) 

  • Global Mangrove Watch Version 3.0 (ensemble de données) Ce jeu de données spatiales présente un enregistrement exhaustif de l'évolution des mangroves à l'échelle mondiale entre 1996 et 2020 ; il s'agit de l'un des enregistrements les plus complets à ce jour. Polyvalent, il peut être utilisé pour diverses activités telles que la surveillance de l'environnement côtier mondial, l'évaluation des changements dans la conservation des populations de mangroves, l'identification des aires protégées et l'évaluation des risques de disparition des écosystèmes de mangroves à travers le monde. Les couches spatiales sont fournies aux formats raster GeoTIFF et vectoriel ESRI Shapefile. Le jeu de données comprend également un document Excel contenant des statistiques par pays sur l'étendue et l'évolution des mangroves, ainsi que leurs intervalles de confiance supérieurs et inférieurs.

  • Répartition mondiale des mangroves, biomasse aérienne et hauteur de la canopée (version 1.3) de la NASA Ce jeu de données fournit une carte mondiale haute résolution (30 m) des forêts de mangroves pour l'année 2000, estimant leur étendue spatiale, leur biomasse aérienne (AGB), la hauteur maximale de leur canopée et la hauteur pondérée par la surface terrière dans les régions tropicales et subtropicales du monde entier. Élaboré à partir de données lidar spatiales d'ICESat (GLAS), de données d'altitude SRTM et de nombreuses mesures de terrain in situ, ce jeu de données combine la structure de la canopée observée par télédétection avec des modèles allométriques spécifiques à chaque région afin de quantifier la structure des forêts de mangroves et les stocks de carbone. Pour accéder aux données : 1) cliquez sur le site web du jeu de données ; 2) sélectionnez « Télécharger » dans la barre de recherche « Données terrestres » ; 3) cliquez sur le nom des données intitulé « 349 granules » pour afficher les 349 données (vous pouvez faire défiler vers le bas pour les voir toutes) ; 4) recherchez celles concernant l'Équateur. Vous pouvez effectuer une recherche sur la carte à l'aide des outils de sélection (polygone, rectangle, etc.) situés à droite de la carte. Une fois les données trouvées, cliquez sur « Télécharger ». N'oubliez pas qu'il vous sera demandé de créer un compte si vous n'en avez pas déjà un.

  • Suivi de l’écosystème de mangrove sur la côte équatorienne (2018-2022) L'ensemble de données, publié dans la base de données SERVIR Amazonia Dataverse (Harvard Dataverse), fournit des cartes à résolution spatiale de 10 mètres de la couverture de mangroves et de zones non mangroves pour la côte équatorienne (province de Guayas) pour les années 2018, 2020 et 2022, ainsi qu'une carte de détection des changements identifiant les gains et les pertes supérieurs à 0,5 hectare entre 2018 et 2022. Cet ensemble de données a été produit à l'aide de l'outil MANGLEE, développé par la Fondation EcoCiencia dans le cadre du programme SERVIR-Amazonia (initiative NASA-USAID). MANGLEE intègre des images satellites optiques Sentinel-1 (SAR) et Sentinel-2, traitées dans Google Earth Engine et classées par une méthode d'apprentissage automatique de type Random Forest. Le processus comprend le prétraitement des données, le calcul de l'indice de végétation, la classification supervisée, la détection des changements au niveau du pixel et la validation par des données de terrain et une interprétation visuelle.

  • Suivi de l'écosystème de mangrove dans la province de Guayas (Équateur) durant la période 2018-2022 (version 1.1) Ce jeu de données fournit des cartes de couverture de mangroves à une résolution spatiale de 10 mètres pour 2018, 2020 et 2022, ainsi que des cartes d'évolution des mangroves pour les périodes 2018-2020 et 2020-2022, spécifiquement pour la province de Guayas, en Équateur. Développé à l'aide de l'outil MANGLEE sur Google Earth Engine, ce jeu de données intègre des images optiques Sentinel-1 (SAR) et Sentinel-2 et applique une classification par forêts aléatoires pour générer des cartes binaires mangrove/non-mangrove et détecter les changements supérieurs à 0,5 hectare. Ces données sont validées par des observations de terrain et une interprétation visuelle. Contrairement au jeu de données SERVIR Amazonia, plus vaste et couvrant l'ensemble du littoral équatorien (version 1.0), cette version est géographiquement limitée à Guayas, propose une analyse des changements sur deux périodes distinctes (au lieu d'une seule période 2018-2022), est distribuée principalement sous forme de fichiers shapefile (format vectoriel) et est sous licence CC BY 4.0 (avec attribution requise) au lieu de la licence CC0 (domaine public).