La salinité de surface de la mer à partir de l`espace

La salinité de surface de
la mer à partir de l’espace
Un point de vue canadien

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La salinité de surface de la mer à partir de
l’espace:
Un point de vue canadien
Un rapport préparé
par
B. J. Topliss1, J.F.R. Gower2,
J.A. Helbig3, A. W. Isenor1, and I. Rubinstein4
pour
L’Agence Spatiale Canadienne
Le programme d’applications terrestres et
environnementales
Mars 2002
1 Institut océanographique de Bedford, Pêches et Océans Canada
2 Institut des sciences de la mer, Pêches et Océans Canada
3 Centre des pêches de l’Atlantique nord-ouest, Pêches et Océans Canada
4 Université York/CRESTech

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Quatre rapports ont été exécutés sur commande en 2001 portant sur divers aspects de la
télédétection de la salinité de surface de la mer à partir de l’espace (Borstad et Horniak,
2001; Rubinstein 2001; Seibert, 2001; et Simms, 2001). Un contrat (MPO numéro
F6093-1-JAH01) a été donné à E.L. Simms et A. Simms afin de compiler ces rapports
pour produire l’avant-projet du rapport actuel.

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Résumé
Dans le cadre de son programme d’applications terrestres et environnementales, l’Agence
Spatiale Canadienne a fourni une aide financière aux auteurs de ce rapport pour leur
permettre d’étudier le développement de la télédétection de la salinité de surface de la
mer (SSM) à partir de l’espace. Les buts généraux de ce projet sont de préciser les
intérêts canadiens qui se rapportent aux diverses propositions relatives aux satellites qui
mesurent la salinité, d'identifier les avantages potentiels pour le Canada, et de favoriser la
participation canadienne dans tous les aspects de la surveillance de la SSM. Les objectifs
particuliers visent à fournir le contexte scientifique nécessaire pour permettre aux
canadiens d’anticiper et donc de participer à la planification de la télédétection de la
salinité et d'identifier des possibilités de collaboration et de faciliter la participation de
l’industrie canadienne au programme spatial canadien. Ce premier rapport vise à passer
en revue les développements récents en télédétection de la salinité et de placer ces
développements dans un contexte canadien. De cette manière, un certain nombre de
questions sont abordées, incluant :
• Quelle est la signification de la télédétection de routine de la SSM dans le cadre
de la gestion canadienne de la science et des ressources ?
• Quelles questions particulières doivent être abordées vis-à-vis la télédétection de
la SSM dans les eaux canadiennes, qui sont généralement froides, sont alimentées
par l'écoulement d'estuaire de faible salinité et sont parfois couvertes de glace ?
• Qu’est ce que le Canada peut contribuer à la communauté scientifique dans le
domaine de l’océanographie physique/biologique et de télédétection ?
La salinité et la température de l’océan ont été mesurées dès les premières campagnes
océanographiques de recherche et ce sont les deux variables physiques les plus
fondamentales de l’océanographie qui décrivent l’état de l’océan. Au cours des 30
dernières années, la température de surface de la mer (TSM) a été mesurée d’une manière
opérationnelle à partir de l’espace sans aucune capacité concomitante de mesurer la
salinité de surface de la mer (SSM). Ceci est une lacune critique parce qu’il n’existe
aucune donnée de salinité pour approximativement 40% des régions de 1° de latitude par
1° de longitude qui constituent la surface de l’océan du globe.
La capacité de mesurer la SSM à partir de l'espace existe maintenant. En fait, les
propositions pour un satellite à micro-onde passif sont actuellement devant ESA et
NOAA avec le but de surveiller la SSM et/ou sa contrepartie terrestre, l'humidité du sol
(SM). Ces propositions prévoient un lancement en 2006.
D’un point de vue océanographique, la salinité est importante parce que :
• Avec la température, elle détermine la densité de l'eau et est donc intimement liée
à la circulation horizontale de l'océan.
• Elle détermine la profondeur à laquelle l'eau, qui est refroidie en surface l’hiver,
peut descendre vers le fond. C'est-à-dire, c'est une composante importante de la
circulation thermohaline et est donc directement liée à la dynamique du climat de
la terre.

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• À cause de son effet sur la densité, elle contrôle partiellement la stabilité de la
couche supérieure mélangée de l'océan. Ceci a des conséquences physiques et
écologiques importantes.
• Elle est un des déterminants principaux de l'environnement où vivent les poissons
et toute autre faune et flore marine.
• Elle module l'interaction air-mer y compris l'échange de gaz et de chaleur.
Dans le cadre des applications, la salinité de surface de la mer est importante pour un
grand nombre de secteurs y compris:
• la dynamique et la prévision du climat,
• la modélisation océan-atmosphère à l’échelle globale,
• la modélisation océan-atmosphère à l’échelle régionale,
• la gestion des pêches, et
• le monitorage environnemental.
Des anomalies de salinité de surface à long terme et sur grande surface, ayant des effets
significatifs sur la circulation océanique, le climat et la pêche, ont été observées dans
l’Atlantique Nord. Les observations de la "Grande Anomalie de Salinité (GAS)", qui a eu
lieu entre 1965 et 1980, ont été surtout mesurées dans le cadre du programme des navires
météo, qui a été abandonné depuis. Des événements semblables sont probablement non
détectés aujourd’hui dans l’Atlantique Nord et dans d’autres bassins océaniques, qui ont
toujours été moins surveillés. Les missions satellitaires proposées fournissent une bonne
correspondance avec les échelles d’espace et de temps de la GAS.
La mesure de la SSM à partir de l’espace devrait fournir des avantages significatifs au
Canada. D'un point de vue scientifique, elle devrait fournir des renseignements
importants aux études du climat, en termes de données qui pourraient être assimilées dans
des modèles numériques et aussi pour fournir des observations dans les régions où,
historiquement, la couverture de données est médiocre. Des considérations similaires
s'appliquent aussi à la modélisation régionale. Du même coup, les avantages s'accroîtront
dans les secteurs de la gestion des pêches et du monitorage environnemental puisque les
travailleurs pourront avoir accès aux données à l'année longue, ce qui n’était pas possible
auparavant. Ceci permettra, par exemple, d’obtenir de meilleures estimations de la
profondeur de la couche mélangée qui est importante dans les modèles écologiques. De
même, les travailleurs pourront mieux mesurer la distribution de l'eau douce due au débit
des estuaires.
Les signaux de la salinité de surface de la mer dans les eaux canadiennes sont forts,
spatialement en termes des gradients horizontaux et temporellement à des échelles de
temps saisonnières et interannuelles. Par conséquent, le Canada devrait pouvoir exploiter
de façon utile la SSM mesurée à partir de l’espace. La précision des capteurs satellitaires
proposés est d’à peu près 0.4 unités de salinité pratique (usp) pour un pixel, observation à
une seule passe et d’à peu près 0.1 usp pour les résultats standardisés (200 km et 10 jours)
produits en calculant la moyenne spatiale et temporelle des données. La variation de
salinité d’un côté à l’autre des plates-formes continentales de l’Atlantique et du Pacifique
au Canada est d’au moins 1 usp, une valeur qui est au moins deux fois plus grande que la