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Plusieurs satellites pour une altimétrie de haute précision

Dossier - Découvrir l'altimétrie
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L'altimétrie spatiale est une technique permettant de mesurer des hauteurs par satellite. Elle utilise le temps mis par un faisceau radar pour faire l'aller-retour satellite-surface.

  
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Le choix de l'orbite d'un satellite altimétrique est, à bien des égards, un compromis. En particulier, il faut choisir entre échantillonnage spatial et échantillonnage temporel : un satellite qui repassera souvent au-dessus des mêmes points en couvrira moins que s'il a une période plus longue.

Pour résoudre ce problème, une des solutions possibles est d'associer plusieurs satellites.

Traces au sol ERS-T/P superposées © Aviso

De ce point de vue, l'association Topex/Poséidon-ERS et Jason-Envisat est exemplaire. T/P et Jason, avec une orbite répétitive de 10 jours, repassent assez souvent au-dessus des mêmes points pour suivre les variations océaniques, mais les traces au sol sont distantes de quelques 315 km à l'équateur, soit plus que la taille moyenne d'un tourbillon océanique. ERS et Envisat, par contre, ne repassent que tous les 35 jours au-dessus d'un même point, mais n'y a au maximum que 80 km entre deux passages à l'équateur.

Topographie dynamique dans la région du Gulf Stream, le 5 décembre 1999. À gauche, données T/P seules, à droite T/P + ERS. On observe une bien meilleure résolution des tourbillons, nombreux dans ce courant. © Aviso

D'autres associations sont possibles, mais la présence d'un minimum de deux satellites altimétriques est nécessaire pour bien cartographier l'océan et suivre ses mouvements, en particulier aux échelles de 100-300 km (mésoéchelle). La combinaison des données GFO à T/P et ERS-2 améliore de façon conséquente la description de la mésoéchelle océanique, et permet de réduire jusqu'à 30% les erreurs de cartographie.

Un meilleur échantillonnage, pour quoi faire ?

L'échantillonnage à haute résolution est nécessaire pour de nombreuses applications :

les hautes latitudesoù les processus à mésoéchelle sont plus fins, une meilleure résolution spatiale est nécessaire.
la mésoéchelle ne peut être décrite qu'avec une constellation de satellites déployés de façon optimale.
Accéder à des mesures de pentes (i.e. de vitesses géostrophiques) isotropes, dans les deux directions. Cela peut être obtenu en faisant voler un satellite avec une trace au sol à moins de 70 km latéralement à la trace du satellite voisin (qui seraient sur des orbites quasi-polaire, comme toutes les missions altimétriques), de façon à calculer à des pentes de hauteurs " cross-track ". Alternativement, une fauchée permettrait aussi d'accéder à des gradients de pente de la topographie dynamique.
Mieux décrire la topographie dynamique au voisinage des côtes : une constellation plus dense augmentera l'échantillonnage spatial et/ou temporel. De plus, les nouveaux altimètres devraient avoir des empreintes au sol plus étroites, mais aussi des algorithmes bords de poursuite (les "tracker" bords) mieux adaptés au fortes variations de terrains. Par ailleurs, cela permettrait de franchir une nouvelle étape dans la connaissance des marées : aujourd'hui, les difficultés restent les zones côtières et le talus continental, fortement non-linéaires et dissipatives où les marées sont mal modélisées.
Une forte résolution temporelle (passage au dessus d'un même point plusieurs fois par jour) permettrait de documenter la variabilité des signaux barotropes haute fréquence, forcés par le vent et les champs de pression atmosphérique, ainsi que les phénomènes transitoires ayant des échelles spatiales importantes, comme les ondes internes.
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