D3 Océan et sous-sol

Topique

Le système mondial d'observation des océans combine des plateformes autonomes, des bouées, des mouillages fixes et des campagnes océanographiques pour mesurer l'état tridimensionnel de l'océan, notamment la température, la salinité, les courants et la composition chimique à différentes profondeurs. Aucune plateforme ne peut, à elle seule, observer simultanément l'ensemble de l'océan, sa profondeur et toutes les variables pertinentes ; ces systèmes sont donc complémentaires.

L'un de ses principaux composants est un réseau d'environ quatre mille flotteurs profileurs autonomes répartis dans tous les océans. Chaque flotteur descend généralement à environ deux mille mètres et, lors de sa remontée, enregistre des profils de température et de salinité. Une fois en surface, il transmet les données par satellite et entame un nouveau cycle, environ tous les dix jours. Une extension de ce réseau pour les grands fonds utilise des flotteurs capables d'atteindre environ six mille mètres.

Les profils de température obtenus permettent de calculer le contenu thermique intégré de la colonne d'eau. Cette variable fournit une mesure directe du déséquilibre énergétique de la planète, car l'océan absorbe plus de 90 % de l'excès de chaleur retenu dans le système climatique par l'effet de serre. Par conséquent, l'observation de l'évolution de la chaleur stockée dans l'océan permet d'évaluer les variations du bilan énergétique qui ne peuvent être déterminées uniquement à partir de la température de l'air en surface.

Un autre élément fondamental est constitué par les systèmes de mouillage utilisés pour observer la circulation de retour atlantique dans les régions subtropicales et subpolaires. Ces systèmes combinent des courantomètres avec des instruments qui enregistrent la température, la salinité et la pression à différentes profondeurs. À partir de ces mesures, il est possible de déterminer les gradients de densité et d'estimer le transport géostrophique.

Ce calcul repose sur l'équilibre entre le gradient de pression horizontal qui induit le mouvement de l'eau et la force associée à la rotation de la Terre. En connaissant les différences de pression résultant de la distribution de la densité, il est possible d'estimer le volume d'eau transporté par la circulation sans avoir besoin de mesurer directement la vitesse en chaque point de l'océan.

Ces observations sont complétées par des mesures satellitaires des faibles variations du champ gravitationnel terrestre. Ces mesures permettent de détecter des variations de la distribution des masses équivalentes à des variations de seulement quelques centimètres d'eau et de suivre l'évolution de la masse océanique, des glaciers et des réserves d'eau des continents et des aquifères. Elles constituent ainsi une observation indépendante de la redistribution de l'eau au sein du système terrestre.

Les campagnes océanographiques fournissent des mesures de haute précision le long de routes établies. Elles permettent d'obtenir des profils de température, de salinité, d'oxygène dissous, de nutriments, de carbone inorganique dissous et d'alcalinité. Ces deux dernières variables permettent de calculer les propriétés du système chimique du carbone, notamment l'acidité de l'eau et la pression partielle du dioxyde de carbone dans l'océan.

La différence entre la pression partielle du dioxyde de carbone dans l'océan et celle dans l'atmosphère détermine le sens des échanges de dioxyde de carbone. Lorsque la pression partielle océanique est plus faible, l'océan absorbe le dioxyde de carbone atmosphérique ; lorsqu'elle est plus élevée, il le libère dans l'atmosphère. Ces mesures permettent donc d'évaluer le rôle de l'océan en tant que réservoir et échangeur de carbone.

Ensemble, les flotteurs autonomes, les mouillages, les observations satellitaires et les campagnes océanographiques offrent des perspectives complémentaires sur ce même système. Les flotteurs décrivent la structure thermique et de salinité et permettent d'estimer le contenu thermique ; les mouillages observent les circulations à grande échelle et leur transport ; Les satellites détectent les redistributions de masse ; et les campagnes océanographiques fournissent des mesures physiques et chimiques détaillées, notamment du cycle du carbone.

L’océan stockant la majeure partie de la chaleur excédentaire retenue par l’effet de serre et absorbant une fraction importante du dioxyde de carbone atmosphérique, ce système d’observation intégré est un outil essentiel pour déterminer la quantité réelle de chaleur et de carbone accumulée par le système climatique, complétant ainsi les informations fournies par les mesures de température de surface.

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