Rôle et importance des satellites dans la surveillance et la

Rôle et importance des satellites dans la surveillance
et la compréhension des océans
L’océan occupe 70% de la surface de la Terre, contient 96% de l’eau disponible, peut
absorber 1000 fois plus de chaleur que l’atmosphère… et pourtant, il demeure pour une
large part méconnu. Les satellites sont des instruments essentiels pour cette
connaissance : ils permettent d’observer partout, en permanence, même sur les mers les
plus démontées. Parmi les techniques d'observation des océans par satellite, l'altimétrie se
révèle une aide précieuse. Les mesures de hauteur de mer fournies par cette technique sont
le reflet de ce qui se passe depuis le fond jusqu'à la surface : courants océaniques,
variations de température et de salinité, marées… Elle permet aussi de connaître la hauteur
des vagues et la vitesse du vent. De plus, les applications de l’altimétrie se développent, audelà des océans, sur les lacs, les fleuves, les glaces, voire même la terre ferme.
Le principe de l’altimétrie spatiale est de mesurer précisément l’altitude du satellite et la
distance entre le satellite et la surface. En faisant la différence, on obtient la « hauteur de
mer ». De cette hauteur et surtout de ses variations, on tire une vaste quantité
d’informations sur l’océan et ses mouvements. Grâce à des systèmes comme Doris, qui
donne très précisément la position du satellite, cette hauteur de mer est mesurée avec une
précision de quelques centimètres.
Parmi les programmes altimétriques, après Topex-Poséidon, lancé en 1992 par la NASA et
le CNES, Jason1 relève depuis décembre 2001 un nouveau défi : l’océanographie
opérationnelle. Jason1 assure la continuité des recherches scientifiques et le passage
délicat à la mise au point d’applications : bulletins météorologiques, cartes d’aide à la
navigation, surveillance en temps réel de l’océan par exemple. Jason 2 prendra le relais l’an
prochain sur la même orbite que ses prédécesseurs. Ces programmes sont le fruit d’une
coopération internationale initiée par le CNES et la NASA depuis plus de 25 ans et sont
utilement complétés par les programmes de l’agence européenne (tel qu’Envisat, CryoSat ou
les futurs Sentinels). Sur tous ces programmes, le CNES est un acteur majeur.
Grâce à ces mesures continues, et à l’implication des laboratoires de recherche du monde
entier, la connaissance de la dynamique océanique et des effets du réchauffement
climatique progresse. De nombreuses applications ont vu le jour.
Les variations du niveau de la mer
La topographie de surface est variable sur de nombreuses échelles de temps et d'espace.
Grâce à l’altimétrie par satellite, ces variations sont mesurées globalement et quasi
instantanément avec une précision centimétrique, permettant de :
> cartographier les déformations de la surface de la mer liées à la circulation océanique
globale,
> cartographier les grands courants marins, comme le Gulf Stream et le Kuroshio, de façon
analogue à la pression atmosphérique dans le domaine de la météorologie,
> suivre la variabilité océanique (tourbillons par exemple), les marées, les phénomènes
saisonniers et climatiques comme « El Niño »,
> estimer le relief des fonds océaniques, mal connu mais d’un intérêt crucial.
Mais l’enjeu majeur des missions d’altimétrie consiste à maintenir la continuité et la
précision de la mesure du niveau moyen des mers. En effet, depuis le lancement de TopexPoséidon en 1992, une augmentation moyenne globale du niveau de la mer d'environ 3
mm/an a été observée (pouvant varier de ± 20 mm/an selon les régions). Cette hausse est
un indicateur du réchauffement climatique.
Un outil efficace pour la navigation
Connaître la hauteur moyenne des vagues et la vitesse des vents de surface est un gain de
temps et de sécurité pour la navigation. Ces données traitées par Météo-France sont
disponibles en temps quasi réel.
Les cartes marines effectuées par Jason servent ainsi d’aide à la navigation pour la Marine
Nationale et l’US Navy. Les données Jason permettent également d’élaborer des outils de
suivi et de modélisation des dérives en mer, résultat des actions combinées du vent, des
courants de marée et de la circulation océanique. Des services sont en cours de
développement pour mieux prédire le suivi des pollutions marines ou d’opérations de
recherche et de sauvetage.
Des prévisions climatiques à long terme
Les océans jouent un rôle décisif dans l’évolution du climat, à la fois régulateur et
perturbateur. Ils emmagasinent ainsi des quantités considérables de chaleur près de
l’équateur qu’ils redistribuent lentement vers les pôles, via les courants marins.
Jason s’insère dans le projet d’océanographie opérationnelle Mercator, lancé en 1997 et
devenu un Groupement d’Intérêt Public en 2002 (partenariat entre le CNES, le CNRS/Insu,
l’Ifremer, l’IRD, Météo-France et le Shom). Mercator surveille les océans en temps réel par
le biais de bulletins quotidiens de l’état de la mer ; l’une de ses applications est la prévision
climatique à échéance de 2 semaines.
Ces données permettront de modéliser l’état dynamique de l’océan et de prévoir les
tendances climatiques pour les mois ou les années à venir : sécheresse, abondance de pluie,
fraîcheur ou canicule. A la clé, une meilleure compréhension des phénomènes climatiques
d’envergure tels que l’élévation du niveau des mers, liée au réchauffement climatique, ou
« El Niño ».
Les avantages socio-économiques de ce projet sont nombreux : évaluation des variations de
certaines productions associées aux événements climatiques (céréales, cacao, etc.), gestion
optimisée des sources d’énergie, etc.
L’aménagement du littoral
Plus de 50 % de la population mondiale vit à proximité d’une côte. Ces zones sont
vulnérables, notamment face à une montée des océans pouvant provoquer des inondations à
répétition, une accélération de l’érosion des falaises, etc. La prévention des risques et
l’aménagement du littoral sont donc essentiels, en particulier dans les atolls du Pacifique ou
au Bangladesh, très peu surélevés par rapport au niveau actuel des océans.
Grâce aux données Jason, l’étude des effets à court et moyen terme de la montée du niveau
de la mer, des courants et marées océaniques sur ces régions est une aide précieuse pour
les décideurs politiques.
L’exploitation off-shore
La connaissance des courants à plusieurs centaines voire milliers de mètres de profondeur
est primordiale pour le secteur de l’off-shore. L’exploration pétrolière s’aventure de plus en
plus loin des côtes, dans des eaux profondes, et subit parfois de très gros dégâts dus aux
tourbillons sous-marins.
Les données fournies par Jason permettent de mieux gérer les opérations de pompage et de
dimensionner en conséquence les plateformes. Planifier certaines activités d’exploitation ou
d’entretien, qui doivent se faire par mer calme, est aussi plus aisé.
Contact
Nicolas Picot
T 05 61 28 32 53
[email protected]