Fusion triptyque à partir d’images multispectrales UAV améliore l’évaluation du carbone des mangroves au niveau des espèces

Pourquoi ces forêts côtières sont importantes

Les forêts de mangroves se situent à la rencontre de la terre et de la mer, séquestrant silencieusement de grandes quantités de carbone dans leur bois et leurs sols boueux. Parce que ce « carbone bleu » contribue à ralentir le changement climatique, les gouvernements et les organisations de conservation cherchent de plus en plus à protéger et restaurer les mangroves. Mais toutes les espèces de mangroves n’emmagasinent pas le carbone de la même manière. Cette étude montre comment de petits drones équipés de caméras spécialisées peuvent non seulement cartographier les différentes espèces de mangrove le long d’un littoral chinois, mais aussi estimer la quantité de carbone que chaque espèce stocke au-dessus et au‑dessous du sol.

Observer les mangroves depuis le ciel

La recherche s’est déroulée dans la réserve naturelle de mangroves de Gaoqiao, dans la baie de Yingluo, dans le sud de la Chine, une vaste zone protégée riche en espèces. Ici, quatre espèces de mangroves communes forment une mosaïque le long des marées, des peuplements d’arbres élevés près de l’ouverture de la baie aux arbustes le long des berges des rivières et des bords d’étangs. Classiquement, estimer la quantité de carbone de ces forêts exige des relevés sur le terrain laborieux : marcher dans la boue, mesurer la taille des arbres et examiner racines et sols — un processus lent et coûteux. Les satellites couvrent de grandes surfaces, mais manquent souvent du niveau de détail nécessaire pour distinguer des espèces voisines ou de petites parcelles. L’équipe a donc fait voler un drone à basse altitude équipé d’une caméra multispectrale capturant non seulement les couleurs visibles, mais aussi le red‑edge et le proche infrarouge, des bandes particulièrement sensibles à la chimie foliaire et à la santé des plantes.

Trois types d’indices issus des images de drone

À partir des données du drone, les scientifiques ont extrait trois familles d’indices sur la forêt. Les caractéristiques « spectrales » décrivent la réflexion des feuilles selon différentes couleurs de lumière, qui peuvent être combinées en indices de végétation liés à la vigueur et à la chlorophylle. Les caractéristiques « structurelles » proviennent d’informations 3D sur la hauteur, révélant la hauteur du couvert à travers le paysage. Les caractéristiques « texturales » rendent compte du grain plus ou moins rugueux du couvert dans les images, reflétant des différences de taille des feuilles, de densité des branches et de forme des houppiers. En fusionnant ces trois types d’informations, les chercheurs ont entraîné des modèles informatiques qui distinguaient d’abord les quatre espèces de mangrove, puis mettaient en relation les caractéristiques d’image avec des mesures précises de carbone collectées dans 40 placettes de terrain.

Distinguer une mangrove d’une autre

L’approche fusionnée s’est avérée particulièrement performante pour la cartographie des espèces. Lorsque l’équipe n’utilisait que des images basiques en rouge, vert et bleu, le drone ne pouvait pas distinguer de manière fiable des espèces aux couleurs foliaires proches ou des peuplements mélangés. L’ajout des bandes red‑edge et proche infrarouge a grandement amélioré la précision, et l’inclusion de la hauteur du couvert a encore renforcé les performances. La meilleure combinaison — bandes multispectrales brutes, indices de végétation et hauteur — a identifié correctement les espèces de mangrove dans près de 90 % des cas. Cela était crucial, car des espèces comme Avicennia marina et Aegiceras corniculatum peuvent se ressembler spectrally mais différer subtilement par la hauteur et le port, tandis que d’autres, comme Rhizophora stylosa et Bruguiera gymnorrhiza, sont plus grandes et présentent des houppiers plus massifs.

Lier la structure de la forêt au carbone stocké

Une fois les espèces cartographiées, ce même triptyque de caractéristiques d’image a servi à construire des modèles de carbone. Pour chaque espèce ou paire d’espèces, les chercheurs ont testé la capacité des différentes variables d’image à prédire le carbone stocké au‑dessus du sol dans les troncs et les branches, et en dessous du sol dans les racines. Ils ont constaté que les caractéristiques les plus informatives variaient selon les espèces. Pour l’arbuste A. corniculatum, des motifs subtils dans la texture red‑edge étaient les meilleurs prédicteurs, tandis que pour B. gymnorrhiza, les variations de la texture sur la bande bleue étaient déterminantes. Pour les peuplements mixtes de R. stylosa et A. marina, la simple hauteur du couvert s’est avérée un fort prédicteur, reflétant que les arbres plus grands contiennent davantage de biomasse. Les modèles obtenus expliquaient près de la moitié à plus de 90 % de la variation du carbone observé, selon l’espèce et selon qu’il s’agisse des stocks au‑dessus ou au‑dessous du sol.

Où se trouve vraiment le carbone

L’application de ces modèles à l’ensemble de la zone d’étude a produit des cartes détaillées du carbone aérien, souterrain et total des mangroves. Le coin nord‑ouest de la réserve, dominé par des peuplements élevés de R. stylosa, est apparu comme un hotspot de carbone, avec les valeurs les plus élevées tant au‑dessus qu’au‑dessous du sol. En moyenne, R. stylosa stockait environ deux fois plus de carbone aérien que l’espèce de plus faible stature, A. corniculatum, et dominait également en carbone racinaire. A. marina, bien que largement répartie, présentait des quantités modérées de carbone par hectare, tandis que B. gymnorrhiza apportait des poches plus petites mais néanmoins importantes. Globalement, les espèces aux troncs plus hauts et plus épais et aux houppiers plus larges stockent beaucoup plus de carbone que les fourrés denses d’arbustes plus bas, malgré le nombre supérieur de tiges par surface chez les arbustes.

Ce que cela implique pour le climat et la conservation

Pour un non‑spécialiste, l’idée principale est que les mangroves ne peuvent pas être traitées comme une simple bande verte uniforme sur une carte. Les différentes espèces accumulent des quantités de carbone très variables, et elles répondent différemment à ce que les drones « voient » en termes de couleur, de structure et de texture. En combinant ces trois perspectives, cette étude montre que des drones relativement abordables peuvent cartographier à la fois les espèces et leurs stocks de carbone avec une grande précision, aidant les gestionnaires à repérer les parcelles de forêt les plus précieuses pour l’atténuation du climat. À mesure que se multiplient les efforts pour protéger et restaurer les écosystèmes de carbone bleu, cette information au niveau des espèces peut guider des plantations plus intelligentes, la protection ciblée des peuplements à fort contenu en carbone et une comptabilité nationale du carbone plus précise.

Citation: Chen, Y., Shen, X., Yan, C. et al. Triple-feature fusion from UAV multispectral imagery enhances species-level mangrove carbon assessment. Sci Rep 16, 11494 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40303-1

Mots-clés: carbone des mangroves, carbone bleu, UAV multispectral, cartographie des espèces, télédétection forestière