D1 Télédétection par satellite

Topique

La télédétection océanique par satellite mesure, depuis des plateformes orbitales, les propriétés de la surface de l'océan et de la colonne d'eau sous-jacente, grâce à deux types de capteurs : les capteurs passifs, qui mesurent le rayonnement émis ou réfléchi par l'océan lui-même, et les capteurs actifs, qui émettent leur propre signal et mesurent son retour après interaction avec l'eau. C'est la seule méthode capable d'assurer une couverture véritablement mondiale avec des mises à jour régulières (quelques jours ou semaines), ce qui la rend essentielle pour la surveillance de phénomènes à grande échelle tels qu'El Niño, la circulation des gyres océaniques, les efflorescences phytoplanctoniques et l'élévation du niveau de la mer. Elle constitue ainsi, à ce jour, l'outil le plus complet pour la surveillance de l'océan dans son ensemble.

La température de surface de la mer est mesurée par radiométrie infrarouge thermique : l'océan émet un rayonnement infrarouge dont l'intensité augmente avec la puissance quatrième de sa température, conformément à la loi de Stefan-Boltzmann, et le capteur mesure ce rayonnement sous forme de « température de brillance » dans plusieurs canaux infrarouges. Ceci permet de corriger, par comparaison de ces canaux, l'absorption due à l'atmosphère entre l'océan et le satellite. Pour les eaux claires, cette technique atteint une précision de l'ordre du dixième à cinq dixièmes de degré.

L'altimétrie satellitaire, quant à elle, ne mesure pas la température mais la distance entre le satellite et la surface de l'océan, avec une précision de l'ordre du centimètre grâce à un radar fonctionnant en bande Ku. Cette mesure précise de la distance permet de calculer le niveau de la mer en tout point. En observant la variation de ce niveau d'un point à l'autre, la relation géostrophique – la même relation qui équilibre le gradient de pression avec la force de Coriolis dans l'atmosphère – permet également de calculer les courants de surface océaniques.

La couleur de l'océan, c'est-à-dire la réflectance de sa surface à la lumière visible, est utilisée pour estimer la concentration de chlorophylle et d'autres constituants optiquement actifs dissous ou en suspension dans l'eau. C'est précisément ce changement de couleur qui permet à un satellite de distinguer, depuis l'espace, les zones de forte ou de faible concentration en phytoplancton, sans avoir besoin d'entrer en contact avec l'eau.

La salinité de surface est mesurée par radiométrie micro-ondes à une fréquence proche de 1,4 gigahertz, dans la bande L. L'émission micro-ondes de l'océan dépend de la température diélectrique de l'eau, une propriété électrique qui dépend elle-même de sa salinité. Cette chaîne de dépendances permet de déduire la salinité de surface à partir de l'émission micro-ondes détectée par le satellite.

Enfin, le vent de surface est mesuré par des diffusiomètres : des instruments qui envoient des impulsions micro-ondes, en bande Ku ou C, vers la surface de la mer et mesurent l'énergie réfléchie par les micro-ondes capillaires induites par le vent. Plus le vent est fort, plus la surface est agitée et plus l'énergie rétrodiffusée vers le satellite est importante. L'intensité de ce signal permet d'estimer la vitesse du vent. Ainsi, grâce à la combinaison de la température infrarouge, de la hauteur mesurée par radar, de la couleur visible, de l'émission de micro-ondes et de la rétrodiffusion de ces mêmes micro-ondes, la télédétection par satellite des océans reconstitue, canal par canal, un océan qu'aucun navire ni bouée ne pourrait surveiller avec la même couverture ou la même fréquence.

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