Hydrological And Ecological Indicators Of Peatland Vulnerability In Tropical Watersheds: Integrating Remote Sensing And Biogeochemical Approaches In The Democratic Republic Of Congo
Résumé (anglais)
The Cuvette Centrale peatlands of the Democratic Republic of Congo constitute the world's largest tropical peatland complex, storing an estimated 29 billion tonnes of carbon. Yet these globally significant ecosystems remain among the least studied and most vulnerable to environmental change. This study examines the integration of hydrological and ecological indicators for assessing peatland vulnerability in tropical watersheds, synthesizing remote sensing, biogeochemical, and hydrological modelling approaches applicable to the DRC's peatlands. The analysis reveals that inundation dynamics constitute the primary control on greenhouse gas emissions from peatlands, with daily water level mapping at 100 m spatial resolution now achievable using ALOS-2 PALSAR-2 radar data calibrated against field measurements. Remote sensing indicators, particularly the Normalized Burn Ratio (NBR), demonstrate significant correlation with peat carbon stocks (Spearman's rho = -0.664, p < 0.05) and hydrogen index values (rho = 0.7, p < 0.05), enabling detection of degradation in upper peat profiles. Biogeochemical indicators derived from Rock-Eval pyrolysis, including the immature organic matter index (I-index) and refractory organic matter index (R-index), provide complementary evidence of enhanced decomposition in disturbed sites. The study identifies four categories of vulnerability indicators applicable to DRC's watersheds: hydrological indicators (water table depth, inundation extent, baseflow), biogeochemical indicators (carbon density, decomposition indices, nutrient status), remote sensing indicators (NBR, radar backscatter, vegetation indices), and anthropogenic indicators (deforestation rate, protected area status, concession overlap). Integration of these multi-scalar indicators offers a comprehensive framework for monitoring peatland vulnerability and guiding conservation strategies.
Mots-clés: Peatland Vulnerability; Hydrological Indicators; Remote Sensing; Biogeochemical Indicators; Cuvette Centrale; Democratic Republic of Congo; Inundation Dynamics; Carbon Storage; Rock-Eval Pyrolysis; Radar Remote Sensing; Ecosystem Monitoring; Tropical Peatlands.
Résumé (français)
Les tourbières de la Cuvette Centrale en République démocratique du Congo constituent le plus grand complexe de tourbières tropicales du monde, stockant environ 29 milliards de tonnes de carbone. Pourtant, ces écosystèmes d'importance mondiale restent parmi les moins étudiés et les plus vulnérables aux changements environnementaux. Cette étude examine l'intégration d'indicateurs hydrologiques et écologiques pour l'évaluation de la vulnérabilité des tourbières dans les bassins versants tropicaux, en synthétisant les approches de télédétection, biogéochimiques et de modélisation hydrologique applicables aux tourbières de la RDC. L'analyse révèle que la dynamique d'inondation constitue le principal contrôle des émissions de gaz à effet de serre des tourbières, avec une cartographie quotidienne du niveau d'eau à une résolution spatiale de 100 m désormais réalisable à l'aide des données radar ALOS-2 PALSAR-2 calibrées sur des mesures de terrain. Les indicateurs de télédétection, en particulier le Rapport Normalisé de Brûlure (NBR), démontrent une corrélation significative avec les stocks de carbone des tourbières (rho de Spearman = -0,664, p < 0,05) et les valeurs d'indice d'hydrogène (rho = 0,7, p < 0,05), permettant la détection de la dégradation dans les profils supérieurs de tourbe. Les indicateurs biogéochimiques dérivés de la pyrolyse Rock-Eval, notamment l'indice de matière organique immature (I-index) et l'indice de matière organique réfractaire (R-index), fournissent des preuves complémentaires de décomposition accrue dans les sites perturbés. L'étude identifie quatre catégories d'indicateurs de vulnérabilité applicables aux bassins versants de la RDC : les indicateurs hydrologiques (profondeur de la nappe phréatique, étendue des inondations, débit de base), les indicateurs biogéochimiques (densité du carbone, indices de décomposition, état nutritionnel), les indicateurs de télédétection (NBR, rétrodiffusion radar, indices de végétation) et les indicateurs anthropiques (taux de déforestation, statut des aires protégées, chevauchement des concessions). L'intégration de ces indicateurs multi-échelles offre un cadre complet pour le suivi de la vulnérabilité des tourbières et l'orientation des stratégies de conservation.
Mots-clés: Vulnérabilité des Tourbières; Indicateurs Hydrologiques; Télédétection; Indicateurs Biogéochimiques; Cuvette Centrale; République Démocratique du Congo; Dynamique d'Inondation; Stockage du Carbone; Pyrolyse Rock-Eval; Télédétection Radar; Suivi des Écosystèmes; Tourbières Tropicales.