24 Novembre 2014

Science JASON-3

Objectifs Scientifiques de JASON-3

Les variations du niveau de la mer

L'altimétrie par satellite permet de mesurer finement (avec une précision centimétrique), globalement et quasiment instantanément (à l'échelle de la dynamique océanique) les variations de hauteur de la surface des océans. Cette topographie de surface est en effet variable sur de nombreuses échelles de temps et d'espace, reflétant un grand nombre de phénomènes :

  • L'écart permanent par rapport à l'ellipsoïde de référence, de l'ordre de la centaine de mètres, est principalement le reflet de la structure géographique du géoïde terrestre, et donc la répartition inhomogène des masses à l'intérieur de notre planète.

  • L'écart de la surface de la mer par rapport au géoïde terrestre (qui peut être déterminé indépendamment grâce aux satellites gravimétriques comme CHAMP et GRACE), de l'ordre du mètre, est appelé "topographie dynamique". Il s'agit de déformations de la surface de la mer liées à la circulation océanique globale. De façon analogue aux cartes de pression atmosphérique utilisées pour la météorologie, les courants océaniques de surface suivent les courbes de niveau avec une vitesse proportionnelle à la pente locale. On peut ainsi cartographier les grands courants marins, tels le Gulf Stream ou le Kuroshio.

Topographie dynamique moyenne, c'est-à-dire le relief océanique correspondant à la circulation océanique permanente. Les flèches sont proportionnelles à la vitesse du courant. (Crédits CLS)
Topographie dynamique moyenne, c'est-à-dire
le relief océanique correspondant à la circulation
océanique permanente. Les flèches sont proportionnelles
à la vitesse du courant. (Crédits CLS)

  • Les variations temporelles de la topographie de surface permettent également l'observation et le suivi de la variabilité océanique (tourbillons, ondes de Rossby...), des marées, et de phénomènes saisonniers et/ou climatiques tels El Niño.

Tourbillons en mer des Antilles et Golfe du Mexique (Crédit Mercator Ocean)
Tourbillons en mer des Antilles et Golfe du Mexique
(Crédit Mercator Ocean)

  • Enfin, sur le long terme il est possible de suivre le niveau moyen des mers. Depuis le début de la mission TOPEX/POSEIDON en 1992, une augmentation moyenne globale du niveau de la mer d'environ 3 mm/an est observée, avec une forte variabilité spatiale (jusqu'à ± 20 mm/an selon les régions). Cette augmentation est un indicateur du réchauffement climatique, et donc à ce titre un enjeu majeur des missions d'altimétrie est de maintenir la continuité et la précision de cette mesure.

Evolution du niveau moyen des mers depuis janvier 1993 (Crédits CNES/CLS/LEGOS)
Evolution du niveau moyen des mers depuis janvier 1993
(Crédits CNES/CLS/LEGOS)

Produits dérivés de la mesure altimétrique

Outre la topographie de surface, le signal enregistré par les altimètres permet de mesurer deux autres paramètres très utiles pour la météo marine : la hauteur moyenne des vagues, et la vitesse du vent de surface. Disponibles en temps quasi-réel, ces mesures sont utilisées pour la prévision météorologique et pour la navigation.

Hauteur moyenne des vagues sur le mois de juillet 2007 (Crédits CNES/CLS)
Hauteur moyenne des vagues sur le mois de juillet 2007
(Crédits CNES/CLS)

L'altimétrie sur les continents

Bien que conçus pour la mesure de hauteur des eaux océaniques (dont la "signature radar" est bien identifiée), les altimètres ont aussi la capacité d'acquérir des observations au dessus des continents, en particulier sur toute étendue d'eau suffisamment large pour être détectable. Cette capacité a ouvert de nouvelles perspectives pour l'hydrologie continentale. Grâce aux satellites altimétriques il est ainsi possible de suivre les variations saisonnières du niveau des lacs et de certains fleuves majeurs. Ces applications trouvent toute leur importance dans les zones faiblement instrumentées car difficiles d'accès, comme le bassin amazonien.

Océanographie opérationnelle

En parallèle des objectifs scientifiques, Jason-3 doit poursuivre et améliorer les applications opérationnelles offertes par Jason-2.

Les applications de l'océanographie opérationnelle sont diverses :

  • sécurité maritime
  • prévention de marées noires
  • gestion des ressources
  • changement climatique
  • prévisions saisonnières
  • activités côtières
  • surveillance des glaces de mer
  • qualité de l'eau et pollution

En Europe, le service Copernicus - MyOcean permet de fournir des informations utiles à ces applications, à partir des systèmes d'observation de la Terre.

Mercator Océan, créé en avril 2002 et société civile de droit privé depuis le 1er septembre 2010, est partenaire de MyOcean. Mercator Océan a mis en œuvre un système permettant de décrire à tout instant, et dans tous les recoins de notre planète bleue, l'état de l'océan, composante incontournable de notre environnement.

Le système Mercator se nourrit, en entrée, des observations de l'océan mesurées par satellites (altimétrie, mais aussi température de surface) ainsi que des mesures in situ (bouées dérivantes, capteurs et profileurs de température, de salinité et de courants). Ces mesures sont "ingérées" (assimilées) par le modèle d'analyse et de prévision. L'assimilation de données d'observation dans un modèle permet ainsi la description et la prévision de l'océan jusqu'à 14 jours. Depuis octobre 2005, Mercator opère un modèle de prévision océanographique globale à la résolution du ¼°, soit environ 28 kilomètres à l'équateur.