Beaver Creek Fire : l’incendie géant de l’Idaho vu par les satellites

Ils font partie des gros feux de l’été aux Etats-Unis. Ils ont été baptisés Pony Complex, Elk Complex ou Beaver Creek Fire. Dimanche 18 août, 1150 pompiers américains luttaient encore contre ces gigantesques incendies qui dévastent la forêt et la végétation à proximité de la station de ski de la petite ville de Sun Valley.

Les panaches de fumée des feux Pony Complex, Elk Complex et Beaver Creek et un pyrocumulus
observés par le satellite américain Aqua (instrument MODIS). Extrait d’une image en couleurs
naturelles acquise le 10 août 2013. Crédit image : NASA/GSFC Earth Science Data and Information
System (ESDIS). Land Atmosphere Near-real time Capability

Fumée âcre et acres partis en fumée

Causé par des impacts de foudre, l’incendie de Beaver Creek s’est déclaré le 7 août en milieu de journée. Malgré leurs efforts, les pompiers ne sont pas parvenus à circonscrire rapidement le feu. Depuis, il a parcouru plus de 41000 hectares de végétation (plus de 100000 acres avec les unités américaines) dans la Wood River Valley, dont les pins de la Sawtooth National Forest. La configuration du terrain, les températures élevées, le vent et l’air sec compliquent la tâche des équipes d’intervention. C’est seulement dimanche que l’évolution des conditions météorologiques a facilité le travail des secours.

La fumée des incendies entraîne également une forte dégradation de la qualité de l’air dans la région.

Des canons à neige en été pour lutter contre le feu !

Avec des moyens aériens importants (avions et hélicoptères bombardiers d’eau et de produits retardants), les secours tentent d’abord de protéger les maisons et les bâtiments, à proximité de la Highway 75, au niveau des villes de Ketchum et Hailey. L’incendie menace également des lignes électriques, des terrains de camping et des aménagements touristiques. La route est fermée par intermittence pour les opérations de secours et les évacuations : samedi après-midi, les ordres d’évacuation concernaient plus de 2200 maisons dans les villes de Hailey, Ketchum, Greenhorn Gulch, Deer Creek, Golden Eagle et Timber Gulch. Etonnamment, ce sont les traces d'un ancien incendie (celui nommé Castle Rock Fire en 2007) qui limitent peut-être la progression des flammes vers Ketchum et qui expliquent la forme de la zone brûlée.

L’évolution de l’incendie suivie par les satellites d’observation de la Terre

Je n’ai pas encore vu d’image satellite à haute résolution de l’incendie ou des zones brûlées publiée par les principaux fournisseurs de données aux Etats-Unis ou en Europe. Une petite recherche sur leur catalogue permet néanmoins de vérifier que plusieurs satellites ont été programmés pour acquérir des images de l’incendie de Beaver Creek (voir par exemple la copie d’écran du catalogue d’Astrium Services à la fin de cet article.

L’ensemble des images présentées ici proviennent de l’instrument MODIS des satellites Aqua et Terra. Ils sont opérés dans le cadre du programme « Rapid Response imagery from the Land Atmosphere Near-real time Capability for EOS (LANCE) system” opéré par le Goddard Space Flight Center de la NASA (NASA/GSFC/Earth Science Data and Information System – EOSDIS) et financé par la NASA.

L’image au début de cet article est une image en couleurs naturelles acquise le 10 août par le satellite Aqua. Elle permet de voir les impressionnants panaches de fumée de couleurs grise poussés vers le nord par les vents dominants. On voit également nettement, en couleur blanche, un pyrocumulus, un type particulier cumulus qui se forment parfois au-dessus d’un incendie. Un pyrocumulus peut se former quand la couche d’air inférieure est plus chaude et humide que l’atmosphère en altitude. En s'élevant, l'air plus léger subit une détente qui abaisse sa température et augmente l’humidité relative : au point de saturation, la vapeur d'eau se condense en gouttelettes de nuages. En grande quantité, les particules fines de la fumée de l’incendie facilitent la formation des gouttelettes d’eau. Plusieurs photos prises sur place ont été publiées sur la page Beaver Creek Fire du site Inciweb.

Avant de revenir à l’évolution de l’incendie, une vue plus large permet de situer la zone dans l’ouest des Etats-Unis : c’est à 430 km au nord-ouest de Salt Lake City et à environ 20 km à l’ouest d’Idaho Falls.

L’image suivante a été prise par le satellite Terra le 18 août. Toujours en couleurs naturelles, elle couvre une zone pratiquement carrée d’un peu plus de 1000 kilomètres de côté. Sur la côte pacifique, à l’ouest, l’image est délimitée au sud par la baie de San Francisco (qui a fait l'objet du quiz image en janvier 2013), sous les nuages, et au nord, par la Cité des Roses, Portland, la plus grande ville de l’Oregon, près de l’embouchure du fleuve Columbia. Au nord de San Francisco, les parcelles d’agriculture irriguées de la vallée de Sacramento sont facilement reconnaissables à leur couleur verte intense.

Les incendies de l’Idaho et de l’ouest des Etats-Unis. Vue d’ensemble. Extrait d’une image acquise
par l’instrument MODIS du satellite le 18 août 2013. Crédit image : NASA/GSFC Earth Science Data
and Information System (ESDIS). Land Atmosphere Near-real time Capability

Un peu à l’ouest du lac Tahoe, un autre panache de fumée permet d’identifier l’incendie « American fire », encore actif et qui avait parcouru le 20 août près de 6000 hectares de végétation. D’autres feux actifs sont également visibles.

Les passionnés de montagne auront également reconnu la Sierra Nevada et le Yosemite National Park. Près de Lee Vining, la forme caractéristique du lac Mono (l'objet du quiz image de juin 2013 sur ce blog, matérialise la transition avec les zones plus arides de la vallée de la mort.

Sur la partie droite de l’image, les couleurs caractéristiques du Grand lac salé nous ramènent vers les panaches de fumée du Beaver Creek Fire, au nord d’une autre zone d’agriculture irriguée en forme de quartier de Lune, le long de la Snake River, à proximité de Twin Falls et de la Magic Valley.

Des fausses couleurs pour des vraies zones brûlées

Un des principaux intérêts de l’instrument MODIS, avec ses nombreuses bandes spectrales, est de permettre la délimitation des zones brûlées. Comme pour l’instrument MERIS du satellite Envisat, des combinaisons astucieuses de bandes spectrales permettent d’obtenir des représentations des images qui facilitent leur interprétation.

C’est le cas par exemple de la combinaison dite « 721 » (elle combine les bandes numéro 7, 2 et 1 de l’instrument MODIS) qui a déjà fait l’objet de plusieurs articles sur le blog Un autre regard sur la Terre, par exemple pour délimiter les surfaces enneigées ou les zones brûlées.

Le tableau suivant donne une idée de l’évolution du feu avec une série d’images acquises entre le 9 et le 18 août 2013, avec à chaque fois la représentation en couleurs naturelles et celle dite « 721 ».

Série de trois images acquise par le capteur MODIS du satellite Terra le 9, le 16 et le 18 août 2013.
En haut, représentation en couleurs naturelles. Un léger rehaussement de contraste a été appliqué par Planète Sciences Midi-Pyrénées. En bas, représentation dite « 721 ». Crédit image : NASA/GSFC
Earth Science Data and Information System (ESDIS). Land Atmosphere Near-real time Capability

MODIS nous en fait voir de toutes les couleurs

La combinaison en « couleurs naturelles » ou « couleur vraie » produit une représentation des images similaire à ce que verrait un œil humain. Dans le cas du capteur MODIS, les bandes spectrales 1, 4 et 3, correspondant respectivement à des longueurs d’onde de lumière rouge (0,670 µm) verte (0,565 µm) et bleue (0,479 µm), sont associées aux canaux rouge, vert et bleu de l’écran de visualisation.

La combinaison « 721 », comme son nom l’indique (à condition de bien connaître MODIS) utilise les bandes spectrales 7 (infrarouge thermique, centrée sur la longueur d’onde 2,155 µm), 2 (proche infrarouge à 0,876 µm), et 1 (rouge, centrée sur la longueur d’onde 0,670µm). Ces trois bandes sont respectivement associées aux canaux rouge, vert et bleu de l’écran de visualisation.

Dans la représentation 721, la végétation active, en raison de la synthèse chlorophyllienne, apparaît en vert intense. L’eau apparaît en noir et en bleu foncé s’il y a des sédiments en suspension. La neige et les nuages de glace en altitude, plus froids et rayonnant moins dans l’infrarouge thermique, absorbent également le proche infrarouge : ils apparaissent bleutés. Les autres nuages sont blancs, les petites gouttes d’eau diffusant de manière équivalente les bandes visibles et proche infrarouge.

Cette combinaison est également utilisée pour mettre en évidence les zones brûlées après un incendie. Il n’y a plus d’activité chlorophyllienne lorsque la végétation a brûlé : le sol nu apparaît : la réflectance dans la bande 1, représentée en bleu, augmente légèrement, selon l’importance des résidus de combustion (carbone, noir). Le niveau bande proche-infrarouge (bande 2), représentée en vert, s’effondre du fait de la perte d’activité chlorophyllienne de la végétation brûlée. La bande 7, l’infrarouge thermique, représentée en rouge, devient plus réflective.

Ainsi, avec cette représentation 721 des images MODIS, les zones brûlées apparaissent en rouge plus ou moins intense. L’intensité du rouge varie avec le type de végétation détruite, la quantité de cendres et le degré de combustion.

Toutes les images présentées ici sont superposables pour faciliter le travail en classe.

Un cœur qui brûle…

Sur l’image du 18 août, même si le feu est toujours actif, le comptage des pixels « rouge » permet d’estimer la surface parcourue par les flammes et de mesurer également les dégâts des incendies précédents ou plus anciens. La surface brûlée en forme de cœur correspond par exemple aux feux Pony complex (148000 acres brûlés soit 69000 hectares) et Elk complex (130000 acres brûlées soit 53000 hectares), déclenchés par la foudre le 8 août. L'image du 9 août peut servir de référence pour les nouveaux incendies : les zones brûlées n'apparaissent pas encore.

Une nouvelle image acquise le 19 août montre un nouvel incendie un peu plus au nord. Avec tous ces feux, la région de la forêt de Boise va malheureusement ressembler davantage aux paysages lunaires du Moon National Monument à une centaine de kilomètres à l’est.

Des images à plus haute résolution ?

J’espère pouvoir vous en montrer dans un prochain article. Elles existent : la consultation des catalogues des principaux producteurs montrent que plusieurs satellites ont été programmés pour « mitrailler » la région touchée par l’incendie, comme l’illustre cette copie d’écran du catalogue d’Astrium GEO-Information Services avec plusieurs scènes prises par le satellite Spot 5. On mesure l’importance de la surface brûlée en la comparant à l’emprise d’une image, soit un carré des 60 km de côté.

Copie d’écran obtenue par consultation du catalogue Geostore d’Astrium GEO-Information Services
et montrant les images acquises par Spot 5 à partir du 8 août 2013. Crédit image : Astrium.

En savoir plus :

Les autres articles du blog Un autre regard sur la Terre dans la catégorie espace et catastrophes naturelles.
Deux articles sur l'incendie Rim Fire en Californie, vu par les satellites d'observation et depuis la station spatiale internationale.
Sur le blog Un autre regard sur la Terre, la série d'images MODIS acquises entre le 9 et le 18 août 2013, avec trois représentations (couleurs naturelles, canaux 721, canux 367).
Sur le site inciweb, la page d’information sur le feu de Beaver Creek, une série de photographies de l’incendie de Beaver Creek et la carte des zones brûlées mise à jour le 17 août.
Sur le site du comté de Blaine, une carte interactive créée par le département SIG montrant la zone de l’incendie, les points chauds et les zones évacuées.
Sur le site Idahoforests.org, la page sur les incendies.
Le site du programme de cartographie des feux actifs aux Etats-Unis.
Le site de surveillance de la qualité de l’air de l’Idaho et le blog d’information sur les fumées.
Le site EOSDIS de la NASA (GSFC) avec les images MODIS de la région.

Suggestions d’utilisation pédagogique en classe :

En utilisant la série d’images présentée dans cet article, estimer la progression des surfaces brûlées entre le 9 et le 18 août. A titre de comparaison, l'illustration ci-dessous, publiée sur le site Inciweb, donne la progression du feu jusqu'au 20 août.
Le site EOSDIS de la NASA donne accès à plusieurs compositions de canaux des images MODIS des satellites Aqua et Terra : 143 (couleurs naturelles), 721 et 367. Au total, cela fait 6 bandes spectrales différentes pour chaque image. Comparer les possibilités d’interprétation visuelle de chaque représentation : par exemple, les couleurs naturelles sont bien adaptées pour localiser les panaches de fumées. La représentation 721 met bien en évidence les zones brûlées…
Toutes les images, superposables et dans les différentes représentations, sont disponibles ici.
Si vous voulez aller plus loin, utilisez un logiciel de retouche d’image comme Gimp permettant de manipuler les bandes spectrales pour essayer d’autres combinaisons voire tenter une classification en jouant sur l’affectation des couleurs.

Progression du feu de Beaver Creek jusqu'au 20 août 2013 (Source : Inciweb)