Représentation d’une vaste région avec quelques sites : méthode de l’indice de qualité pour les études sur le terrain
Citation
Rosamund, M.S., Wellen, C., Yousif, M.A., Kaltenecker, G., Thomas, J.L., Joosse, P.J., Feisthauer, N.C., Taylor, W.D. and Mohamed, Mohamed N. 2018. Representing a large region with few sites: The Quality Index approach for field studies. Science of the Total Environment 633:600-607. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.03.113
Résumé en langage clair
Le ministère de l'Environnement et de l’Action en matière de changement climatique de la province de l'Ontario a mis sur pied une étude sur les nutriments dans de multiples bassins hydrographiques (ENMBH) afin de mieux comprendre la relation entre l'utilisation des terres agricoles, les variables du paysage et l'exportation du phosphore dans la région agricole du sud de l'Ontario. Toutefois, comme c’est le cas de nombreuses études environnementales, seul un petit nombre de bassins hydrographiques à l'étude pouvait faire l'objet d'une surveillance intensive. Par conséquent, il est important de choisir des bassins hydrographiques qui représentent la grande région pour que les résultats obtenus soient solides et scientifiquement défendables. Nous avons mis au point une nouvelle méthode de sélection de petits bassins hydrographiques représentant une région plus vaste, méthode qui réduit la subjectivité, utilise les ensembles de données géographiques actuellement disponibles, ne dépend pas des données préexistantes sur la qualité de l'eau et tient compte des contraintes pratiques pour l’établissement d’un site. Nous illustrons la méthode en utilisant l’ENMBH comme étude de cas. Dans un ensemble initial de 108 bassins hydrographiques possibles, nous en avons sélectionné 11 qui englobaient la gamme de variables existante. Une zone géographique de 110 000 km2 était représentée avec une bonne couverture des quatre variables clés représentant les intrants agricoles de P et les mécanismes de perte. Nous avons élaboré un indice de qualité pour évaluer la couverture régionale, en tenant compte de l'étendue et de la répartition des sites par rapport à la zone plus grande. Nous avons également adapté un algorithme d'optimisation qui permet de choisir objectivement les sites pour obtenir une valeur d’indice de qualité la plus élevée possible. Cette méthode de sélection des sites peut aisément être adaptée à différents paysages et buts d’études, car nous fournissons un algorithme et un programme informatique permettant la reproduction de notre méthode ailleurs.
Résumé
© 2018 Bon nombre d’études environnementales exigent la caractérisation d’une vaste région géographique au moyen d’un éventail de sites représentatifs qui se prêtent à une étude intensive. Une méthode systématique de sélection des zones d'étude peut aider à assurer la représentation d'une gamme de variables d'intérêt adéquate. Nous présentons ici une nouvelle méthode de sélection des sites d'étude représentant une région plus vaste, méthode avec laquelle la région est divisée en sous-régions, qui sont caractérisées par des variables indépendantes pertinentes et affichées dans un espace mathématique de variables. Les sites d'étude possibles sont également affichés de cette façon et sélectionnés pour englober la gamme des variables présentes dans la région. La couverture des sites est évaluée à l'aide de l'indice de qualité, lequel compare la gamme et l'écart-type des variables parmi les sites à ceux de la région plus vaste, et donne la priorité aux sites qui sont bien répartis (c.-à-d. non regroupés) dans un espace de variables. Nous illustrons la méthode avec une étude de cas portant sur les relations entre l'utilisation des terres agricoles, la physiographie et l'exportation du phosphore (P) des cours d’eau, dans laquelle nous avons sélectionné plusieurs variables représentant les intrants de P d’origine agricole et la sensibilité du paysage à la perte de P. Une zone géographique de 110 000 km2 a été représentée avec 11 sites d'étude présentant une bonne couverture de quatre variables représentant les intrants agricoles de P et les mécanismes de transport tirés des ensembles de données géospatiales actuellement disponibles. Nous utilisons un algorithme génétique pour sélectionner 11 sites dont l'IQ est le plus élevé possible et les comparons a posteriori à nos sites. Cette méthode réduit la subjectivité dans la sélection des sites, prend en considération les contraintes d’ordre pratique et permet facilement la resélection de sites au besoin. Cette méthode de sélection des sites peut aisément être adaptée à différents paysages et buts d’études, car nous fournissons un algorithme et un programme informatique permettant la reproduction de notre méthode ailleurs.