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Les transferts de masse d'eau : le satellite Grace

Dossier - Mesure des variations du niveau des océans
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La mesure du niveau de la mer et de ses variations permet de déterminer le niveau moyen de la mer qui est sans doute le meilleur indice que l’on puisse avoir du changement climatique.

  
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Les mesures depuis l'espace des variations de la gravité avec le système Grace (Gravity Recovery and Climate Experiment) lancé en mars 2002 apportent une nouvelle évaluation indépendante des transferts de masse d'eau. Mesure des variations de la masse océanique, mesures des variations de masse des calottes glaciaires, mesure des variations des eaux continentales.

Le système de satellites Grace : gravity recovery and climate experiment. © Grace project

Principe du système Grace

Le système est constitué de deux satellites qui sur une même orbite, à 550 kilomètres d'altitude, se suivent à une distance de 220 kilomètres. Ils sont munis d'un instrument qui mesure les variations de la distance qui les sépare à moins de dix micromètres. Lorsque le satellite de tête arrive au-dessus d'une zone où la gravité croît sa vitesse augmente et donc aussi sa distance au satellite qui le suit. De cette augmentation de distance (accélération) on déduit la variation correspondante du champ de gravité. Les satellites Grace effectuent une couverture globale de la Terre en un mois.

Grace, une précision étonnante

C'est la première fois que l'on cartographie ainsi avec précision la valeur du champ de gravité sur tout le globe dans un temps aussi court. La partie constante de ce champ porte les signatures des structures tectoniques telles les dorsales océaniques, monts sous-marin, zones de subduction dont la connaissance se trouve ainsi grandement améliorée. Les variations temporelles sont, elles, le signe de transfert de masses. Exemple spectaculaire : Grace a pu mesurer la modification apportée au champ de gravité par le tremblement de Terre d'Indonésie qui provoqua le tsunami du 26 décembre 2004. Et pourtant la variation d'accélération correspondante n'est que de 20 nanomètres (milliardièmes de m/s2) !