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Climat : les chiffres qui viennent d'en haut !

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L'océanographie moderne se tourne résolument vers l'observation spatiale pour alimenter en données ses modèles numériques de prévision. Les nouveaux programmes s'enrichissent d'une offre de données de plus en plus précises : hauteur, température, couleur, salinité de l'océan... Des masses de données qui s'accumulent et dont on espère qu'elles finiront par mobiliser l'opinion sur la réalité du changement climatique.

Essentielle et indispensable à notre planète, la mer fait partie intégrante de la terre par l'équilibre qu'elle lui procure : équilibre écologique, géologique, physique, chimique, biologique... Car l'océan est un système dynamique, dans lequel des processus complexes se combinent dans le temps et l'espace. Pour en appréhender le fonctionnement, y détecter les effets des activités humaines et tenter d'en prévoir l'évolution, les satellites sont devenus une source de données irremplaçable. Les plus performants d'entre eux observent continuellement, et par tous les temps, les variations physiques, biologiques, et même chimiques des océans.

La température de surface conditionne celle de l'atmosphère et son humidité. Effectuée à partir du rayonnement infrarouge émis par la surface, c'est, depuis les premiers satellites, la mesure phare de la météorologie.

La hauteur des océans dépend du relief des fonds, de la température, de la salinité, mais surtout des courants, permanents ou fluctuants. La surface des mers n'est donc pas plate. Les altimètres embarqués sur les satellites mesurent la distance qui les sépare de la surface. En fonction de la position du satellite, on obtient la hauteur de la mer en un point précis.

Le relief de l'océan Atlantique vu du satellite ERS-1 Radar Altimeter data. Photo © Carel Wakkers, TU Delft, the Netherlands

La couleur de l'eau, d'un bleu profond en eaux pures (et pauvres) passe au vert sombre dans les eaux riches en phytoplancton, puis au vert clair dans les eaux riches en matière organique dissoute ou en sédiments. De l'analyse du spectre, on déduira la concentration en chlorophylle.

Les couleurs observées par MERIS traduisent la concentration en chlorophylle détectable depuis 1/100000000 de grammes par litre. Photo © ESA

Le vent de surface influe sur les courants. Il se mesure depuis le satellite à l'aide de radars qui enregistrent la puissance de l'onde renvoyée par la surface (force) et son angle de réflexion (direction) qui varie suivant la nature des vagues.

La salinité est au coeur des processus océaniques. Avec la température et la pression, elle conditionne la densité de l'eau de mer dont les variations créent notamment la circulation thermohaline (grands courants profonds), composante majeure de la régulation du climat. Des techniques nouvelles permettent de mesurer les subtiles variations des rayonnements émis par la surface selon la salinité de l'eau.

Cartes de simulation de la salinité en surface de l'océan Atlantique. - Photo © ESA

La glace, qui est aussi le plus grand réservoir d'eau douce de la planète, fait l'objet de toutes les attentions. Devenue tout à la fois preuve et symbole du réchauffement climatique, la fonte de la calotte glaciaire antarctique semble s'accélérer : c'est en tout cas le verdict apporté par deux satellites jumeaux qui viennent d'être utilisés pour mesurer les infimes variations de la gravité terrestre (qui correspondent aux changements de la masse des océans et des glaciers). Selon cette étude, publiée dans la revue " Science ", par deux chercheurs de l'Université du Colorado, la masse glaciaire de l'Antarctique se réduit de façon significative (la calotte glaciaire du pôle Sud a perdu environ 150 km3 de glace par an entre 2002 et 2005) et cette perte ne suffirait pas à compenser les apports dus à une augmentation prévisible des précipitations (suivant l'estimation, jugée jusque-là rassurante, des experts du Groupe international d'experts sur le climat).

La péninsule Antarctique photographiée par MERIS en mars 2002. - Photo © ESA

Face aux nouveaux enjeux climatiques, l'observation spatiale des océans sera amenée à jouer un rôle majeur, par les informations vitales qu'elle apporte, dans les prochains grands choix de société. Pour l'heure, une océanographie opérationnelle s'impose déjà dans la gestion des crises environnementales liées au milieu marin : suivi des pollutions accidentelles, gestion des ressources halieutiques ou aménagement raisonné du littoral...

Disséminés sur la planète, plusieurs centres de traitement et d'expertise produisent des cartes de topographie dynamique de la mer à partir des informations recueillies par les satellites sur la position et l'intensité des courants, la présence et l'extension de tourbillons et de fronts thermiques.

Mesures altimétriques, température et couleur de l'eau arrivent à temps pour aider à la gestion des ressources halieutiques qui s'épuisent en adaptant les efforts de pêche vers une politique de quotas et une "pêche intelligente". Les cartes révèlent clairement les liens entre l'environnement marin et le taux de reproduction des poissons, leur cycle de vie : la présence de bancs de poissons dépend de l'abondance des organismes dont ils se nourrissent. Par ailleurs, les satellites assurent également une fonction de surveillance des zones de pêche en suivant les bateaux autorisés et en repérant ceux qui ne le sont pas.

Alors que l'exploitation pétrolière offshore s'aventure de plus en plus loin des côtes dans des eaux profondes, les données concernant les courants profonds peuvent également permettre d'éviter des dégâts écologiques provoqués dans le passé par des tourbillons sous-marins (comme ce fût le cas dans le golfe du Mexique). La connaissance précise des courants et des états de la mer devrait permettre le bon dimensionnement des plateformes et la sécurisation des opérations de pompage des nouvelles installations situées au large de l'Europe (Norvège, mer d'Irlande...) mais aussi dans le golfe de Guinée et au large de l'Indonésie.

A l'heure de la mondialisation, seule l'observation spatiale semble en mesure de restituer les phénomènes climatiques à leur véritable échelle : celle de la planète.Tempêtes en Europe, ouragans tropicaux, inondations en Asie, sécheresses en Afrique, disparition de la forêt amazonienne, fonte des glaciers... deviennent de ce "point de vue" l'affaire de tous.

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