L’indice TSI de Carlson - évaluer l’état trophique par un nombre

Base de connaissances · 27 juillet 2026

L’état trophique d’un lac peut se décrire avec des mots (oligo-, méso-, eutrophe) ou par un nombre - et c’est à cela que sert le TSI de Carlson (Trophic State Index), proposé par R. E. Carlson en 1977 (Limnology and Oceanography 22(2) : 361-369). C’est commode, car cela permet de comparer des masses d’eau et de suivre les changements dans le temps sur une échelle unique et cohérente.

De quoi il se compose

Le TSI se calcule à partir de trois indicateurs de fertilité étroitement liés :

• la transparence (profondeur du disque de Secchi, SD),
• la chlorophylle-a (Chl) - la biomasse algale,
• le phosphore total (TP).

Chacun d’eux donne une valeur de TSI distincte. L’échelle est ancrée sur la transparence : chaque division par deux de la visibilité du disque de Secchi élève le TSI de 10 points (un doublement du phosphore total fait de même). Un doublement de la chlorophylle-a élève l’indice d’un peu moins de 7 points - ce n’est pas une incohérence, mais l’effet du coefficient propre à chaque composante, ajusté aux données empiriques de Carlson.

Les valeurs des lacs typiques se situent à peu près dans la plage 0-100, mais il s’agit d’une plage pratique et non d’une borne mathématique : les formules sont logarithmiques, si bien qu’une masse d’eau extrêmement fertile peut donner un résultat supérieur à 100.

Les formules (d’après Carlson)

Les relations sont logarithmiques (SD en mètres, Chl et TP en µg/l) :

• TSI(SD) = 60 − 14,41 · ln(SD)
• TSI(Chl) = 30,6 + 9,81 · ln(Chl)
• TSI(TP) = 4,15 + 14,42 · ln(TP)

Comment lire l’échelle

Plus le TSI est élevé, plus la fertilité est grande.

Quel indicateur compte le plus

Si vous disposez des trois, ne les moyennez pas machinalement. Dans l’approche classique de Carlson, le plus proche de la « vérité » sur la production biologique est TSI(Chl) : la chlorophylle mesure directement la biomasse algale, tandis que la transparence et le phosphore sont des mesures indirectes.

La moyenne des trois composantes (c’est ainsi que la calcule notre calculateur lorsque vous fournissez le jeu complet) est un raccourci commode et fonctionne bien pour les lacs typiques, mais l’écart entre les composantes est souvent plus précieux que leur moyenne :

• TSI(SD) nettement supérieur à TSI(Chl) - la transparence est limitée par autre chose que les algues, le plus souvent par des matières minérales en suspension ou des substances humiques ;
• TSI(TP) nettement supérieur à TSI(Chl) - le phosphore est abondant mais les algues ne l’utilisent pas ; la production est alors limitée par un autre facteur (souvent l’azote ou la lumière).

Cette lecture des écarts (dans la littérature : deviation analysis) est généralement plus utile pour apprécier les causes de l’eutrophisation que la valeur de l’indice elle-même.

À quoi veiller

• La saison et la mesure isolée. Le TSI a du sens calculé sur la période de végétation et sous forme de série ; une lecture unique d’une seule journée décrit la météo, pas l’état de la masse d’eau.
• C’est un outil pour les lacs. Le TSI a été mis au point pour les eaux stagnantes de la zone tempérée. Pour les cours d’eau, les retenues à temps de séjour court et les eaux fortement humiques, on l’applique avec prudence.
• Le TSI n’est pas une classe d’état au sens de la DCE. C’est un indice descriptif distinct, d’origine américaine. Il ne remplace pas les classes d’état écologique utilisées dans l’évaluation des masses d’eau et ne s’y convertit pas : il les complète bien, mais ne peut fonder une évaluation formelle.

🧮 Outil : Calculateur du TSI de Carlson - saisissez la transparence, la chlorophylle-a ou le phosphore total et voyez aussitôt l’indice et l’état trophique selon le tableau ci-dessus. Sans inscription.

En pratique

Pour le TSI, il vous faut des séries cohérentes de transparence, de chlorophylle et de phosphore - de préférence aux mêmes dates et à la même station, car ce n’est qu’alors que comparer les composantes a du sens. Dans LimnoLog, vous enregistrez ces paramètres dans un même projet et suivez leur tendance ; la valeur du TSI elle-même peut être tenue comme paramètre personnalisé, dont vous observerez l’évolution saison après saison.