Un nouvel outil utilise les données satellitaires pour lutter contre la mouche de l'olivier

Lors d'une récente conférence organisée à l'Agence spatiale européenne à Frascati, en Italie, des chercheurs ont présenté un outil capable d'aider à lutter contre les infestations de la mouche de l'olivier et à les prévenir dans le contexte du changement climatique.

Le projet repose sur l’intégration des cycles biologiques de l’olivier et de la mouche de l’olivier avec des données satellitaires pertinentes.

« Nous devrions considérer ce projet comme une nouvelle contribution aux efforts actuels de lutte contre les ravageurs », a déclaré Luigi Ponti, chercheur à l’Agence nationale italienne pour les nouvelles technologies, l’énergie et le développement économique durable, à Olive Oil Times.

« On ne peut pas mener dix ans d’essais sur le terrain dans toute la région des Pouilles. Mais ce modèle permet de le faire virtuellement en quelques minutes.» – Luigi Ponti, chercheur, ENEA

Une source cruciale de données pour le projet provient des observations satellitaires réalisées à l’aide de capteurs MODIS (Modulate-Resolution Imaging Spectroradiometer) installés à bord de deux satellites de la NASA, Terra et Aqua.

Au cours des deux dernières décennies, ces capteurs ont mesuré plusieurs variables de surface, telles que les indices de végétation, tout en fournissant des données très fiables sur la température de la surface terrestre.

« Ils ont mesuré la température de surface depuis l’espace avec une résolution temporelle quotidienne, en enregistrant également les températures maximales et minimales quotidiennes approximatives grâce à leurs heures de survol », a déclaré M. Ponti. 

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Des recherches antérieures menées par Markus Neteler, fondateur de Mundialis, une entreprise allemande partenaire du projet, ont permis de mettre au point une méthode pour extraire les données de température à partir des observations satellitaires.

De plus, une méthodologie basée sur les statistiques et l’information spatiale a été développée pour combler les lacunes causées par la couverture nuageuse, car les capteurs MODIS ne peuvent pas voir à travers les nuages.

Les travaux de recherche présentés par Ponti et ses collègues visaient à relier cet ensemble de données étendu à un indice de végétation dérivé de MODIS, connu sous le nom d’indice de végétation par différence normalisée (NDVI).

Le NDVI MODIS mesure la quantité de végétation verte à la surface de la Terre, fournissant des informations sur la couverture terrestre tout au long de l’année. Ces informations peuvent être utilisées pour améliorer les données de température dérivées des satellites MODIS.

L'effi­ca­cité de cette approche s'appuie sur des travaux antérieurs menés par une équipe de sci­en­ti­fi­ques israéliens qui ont déve­lop­pé une méthode pour cal­ib­rer les tempé­ra­tures de la surface ter­re­stre dérivées de MODIS à l'aide des données NDVI.

« Ils ont installé des thermomètres à l’intérieur des canopées d’oliviers et ont constaté que la température dérivée des satellites MODIS, une fois corrigée à l’aide du NDVI MODIS, estimait mieux la température de la canopée que la station météorologique la plus proche », a déclaré M. Ponti.

Grâce à ces données, il est possible d’estimer la température ressentie tant par la plante que par la mouche de l’olivier.

« Si nous voulons avoir un réel impac­t sur l’agri­cul­ture, nous devons observer ce qui se passe jour après jour, car c’est ainsi que fonctionnent les plantes et les organismes qui intera­gissent avec elles », a noté M. Ponti.

Le besoin d’in­for­ma­tions très pré­cises sur les agroe­cosystèmes a conduit à l’élab­ora­tion d’un modèle démo­gra­fi­que de l’agroe­cosystème oléicole, fond­é sur la phy­si­o­log­ie, en col­la­bo­ra­tion avec leconsortium scientifique à but non lucratif CASAS Global.

Le résultat de ce modèle est une représentation biologique détaillée et réaliste des cycles de vie de l’olivier et de la mouche de l’olivier, y compris leurs interactions.

Ce type de modélisation, qui combine une approche descendante (utilisant des données satellitaires) avec une approche ascendante (mécanismes biologiques), surmonte les limites des deux et constitue un outil puissant pour l’analyse stratégique en matière de gestion agricole.

La com­bi­na­tion d’ob­ser­va­tions par sat­elli­te, de la modélisation biologique et des outils d’information géographique open source permet aux chercheurs de visualiser et d’analyser les dynamiques avec une résolution temporelle (quotidienne) et spatiale (250 mètres).

« Pour la plante, [le modèle] simule les populations de feuilles, de branches et de racines. À partir du même modèle de base, il simule la naissance, la croissance, le vieillissement et la mort des organes végétaux ou des stades de développement des insectes », a déclaré M. Ponti.

« Nous utilisons donc le même modèle pour décrire à la fois les insectes et les plantes dans notre système olive-mouche de l’olivier », a-t-il ajouté.

Pour la plante, la ressource principale est l’énergie du rayonnement solaire, ainsi que les nutriments et l’eau provenant du sol. Pour la mouche, la ressource est la plante dont elle se nourrit : le nombre d’olives qu’elle peut trouver pour y pondre ses œufs. Ses taux vitaux (croissance, reproduction) dépendent de la disponibilité des olives.

« Cela confère aux modèles un certain réalisme biologique, car ils sont soumis aux contraintes de ressources réelles auxquelles les organismes sont confrontés », a déclaré Ponti.

« Si la mouche ne trouve pas d’olives, elle entre en dormance reproductive, tout comme dans la nature. Il ne s’agit donc pas d’un outil permettant de « prédire » une infestation avec exactitude, mais il peut indiquer que, dans certaines conditions, l’environnement est propice à une infestation », a-t-il expliqué.

« On ne peut pas dire “la mouche arrivera demain”, mais on peut dire “cette zone présente actuellement des conditions propices au développement de la mouche” », a ajouté M. Ponti.

Tout comme les prévisions météorologiques, les prévisions biologiques sont difficiles à établir. Les prévisions météorologiques elles-mêmes sont considérées comme peu fiables au-delà d’une courte période d’environ trois jours.

« Pourtant, nous utilisons les données météorologiques comme données d’entrée pour nos modèles biologiques, ce qui aggrave l’incertitude », a déclaré M. Ponti. « Ce que nos modèles apportent, ce sont des informations stratégiques. » 

Les prévisions peuvent indiquer quand agir, mais elles ne peuvent pas expliquer pourquoi un phénomène se produit ni comment se préparer plus efficacement dans un climat en mutation.

« Cela nécessite de comprendre les mécanismes et la dynamique sur le terrain », a déclaré M. Ponti. « C'est là tout l'enjeu : si la mouche de l’olivier est un ravageur clé, comment pouvons-nous mieux la gérer sur le plan économique et opérationnel, en particulier dans le contexte du changement climatique, où les hypothèses sur le climat sont obsolètes et où les règles de gestion qui en découlent pourraient ne plus s’appliquer ? » 

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« Nous l’avons clairement démontré dans nos travaux en Andalousie », a-t-il ajouté. « Par exemple, dans certaines régions, il n’y a plus suffisamment d’heures de froid pour déclencher la floraison des oliviers. Dans les zones plus chaudes, la population de mouches reste en dessous du seuil en raison de températures élevées qui approchent ou dépassent la tolérance thermique de la mouche. » 

L'utilisation d'informations climatiques et végétatives plus précises peut aider les décideurs politiques à redéfinir les stratégies de lutte contre les ravageurs.

Les interventions et les politiques spécifiques à chaque région, comme celles mises en place en Andalousie, où des organismes de lutte intégrée surveillent et prescrivent des traitements, s’appuient sur l’analyse des données passées.

« Par exem­ple, la sur­veil­lan­ce com­mence géné­ral­ement en mai, mais si les hivers sont plus chauds, il peut être plus judicieux de la lancer plus tôt », a déclaré M. Ponti.

La mouche de l’olivier connaît une croissance rapide de sa population, est étroitement synchronisée avec le cycle de vie de l’olivier et peut se reproduire toute l’année dès que les olives et le climat s’y prêtent. Cela en fait un ravageur important des cultures d’olives dans le monde entier.

« Si elle n’est pas surveillée et contrôlée dès le début, la situation devient rapidement incontrôlable », a déclaré M. Ponti. « La meilleure approche consiste donc peut-être à la surveiller même pendant la saison « calme », à la fin de l’hiver ou au début du printemps. Compte tenu des tendances climatiques futures, il sera crucial d’adopter une attitude proactive. »

Alors que le temps devient de plus en plus imprévisible et que les phénomènes extrêmes se multiplient, au point de ne plus être exceptionnels, les institutions agricoles ont de plus en plus de mal à planifier des services de protection efficaces.

« Cet outil de modélisation offre une vision réaliste de ce qui se passe sur le terrain, ce qu’il serait impossible d’obtenir par des observations sur le terrain à cette échelle et sur une telle durée », a déclaré M. Ponti.

« Dans les Pouilles, nous avons simulé 20 ans de dynamique des oliviers et des mouches à une échelle quotidienne avec une résolution de 250 mètres pour des centaines de milliers de sites, grâce au cloud computing fourni par notre partenaire italien Recube », a-t-il ajouté.

« Obtenir le même type de données à partir d’observations sur le terrain serait tout simplement impossible. Ce type de système vous offre ces informations de terrain pratiquement gratuitement », a poursuivi M. Ponti.

Comme le climat affecte différemment les plantes et les insectes, leurs interactions et leur équilibre évoluent.

« C’est important de le savoir. On pourrait simuler différents scénarios de gestion, comme une intervention plus précoce, et évaluer à quel point cela est bénéfique », a déclaré Ponti.

« On ne peut pas mener dix ans d’essais sur le terrain dans toute la région des Pouilles. Mais ce modèle permet de le faire virtuellement en quelques minutes », a-t-il ajouté. « Ainsi, bien qu’il ne soit pas destiné aux prévisions à court terme, car cela nécessiterait des données biologiques et climatiques en temps réel parfaitement détaillées, il est idéal pour la description et la planification stratégique. »

Les satellites Aqua et Terra de la NASA sont sur le point d’être mis hors service. Par conséquent, les chercheurs travaillent déjà à l’utilisation d’autres satellites, tels que ceux lancés par Eumetsat et l’Agence spatiale européenne, qui sont équipés de capteurs similaires.

La nouvelle génération de satellites Sentinel de l’agence offre une haute résolution spatiale et permet d’observer les températures de surface.

« Mais ils n’ont pas actuellement de résolution temporelle quotidienne, bien qu’il soit prévu d’atteindre une résolution quotidienne lors des futures missions Sentinel », a déclaré M. Ponti.

« Cela signifie qu’ils ne peuvent pas fournir les températures maximales et minimales quotidiennes, qui sont cruciales pour les rythmes circadiens, ces cycles naturels qui régulent la vie sur Terre », a-t-il expliqué.

Les données climatiques issues des satellites et d’autres sources, combinées à des modèles démographiques fondés sur la physiologie, pourraient s’avérer cruciales dans les années à venir, non seulement pour les oliveraies, mais aussi pour de nombreuses cultures que les chercheurs ont déjà étudiées.

Ce projet a été mené dans le cadre du projet TEBAKA et s’appuie sur l’infrastructure TIC développée par le projet Med-Gold, tous deux financés par l’Union européenne.

Pour que ces données puissent éclairer la stratégie, les institutions publiques et les organisations régionales doivent passer à l’action.

« Ce qui manque, ce sont les ressources en matière de recherche et de projets pour soutenir le cloud computing nécessaire tout en maintenant et en prolongeant la série chronologique de l’ensemble de données que nous avons utilisé, qui couvre environ 20 ans, de 2003 à 2023. C’est une période longue et précieuse », a déclaré M. Ponti.

« Le changement climatique n’est pas quelque chose qui se produira à la fin du siècle. C’est quelque chose qui se produit en ce moment même », a-t-il conclu. « Les analyses statistiques de ce qui s’est passé dans le passé dans une région donnée sont un excellent outil, mais elles ne suffisent plus, car le climat évolue rapidement. »

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