Les océans sous l’œil des satellites

Les recherches spatiales au service d'études terrestres.

Le 16 octobre aura lieu la reprise des Mardis de l’espace du CNES, un moment convivial pour écouter et rencontrer dans un café les experts du CNES qui répondront à toutes vos questions concernant l’Espace. Pour ouvrir cette saison 2012-2013, le CNES vous propose de partager une soirée avec Philippe Escudier, responsable des applications spatiales du CNES et Christophe Vassal, directeur général de CLS (Collecte Localisation Satellites), qui nous dévoileront comment l’homme observe les océans depuis l’espace et ses raisons de le faire.

Le 16 octobre aura lieu la reprise des Mardis de l’espace du CNES, un moment convivial pour écouter et rencontrer dans un café les experts du CNES qui répondront à toutes vos questions concernant l’Espace. Pour ouvrir cette saison 2012-2013, le CNES vous propose de partager une soirée avec Philippe Escudier, responsable des applications spatiales du CNES et Christophe Vassal, directeur général de CLS (Collecte Localisation Satellites) (qui sera remplacé par Jean-Pierre Cauzac). Ils nous dévoileront comment l’homme observe les océans depuis l’espace et ses raisons de le faire.

 

Le satellite Jason-2 en orbite depuis 2008. Crédits : CNES/Mira Productions, 2008.
satellite Jason-2
 

Pourquoi observer les océans depuis l’espace ?

 

Les océans couvrent 70% de la surface de la Terre. Ils jouent un rôle majeur dans la régulation et le fonctionnement de la planète bleue. L’océanographie, l’étude des océans et des mers, est une source d’information précieuse pour comprendre les évolutions climatiques terrestres. Le niveau moyen des océans, La température, la salinité ou encore les courants marins sont de bons indicateurs du climat. « Les océans sont pourtant d’immenses déserts inhabités et difficiles d’accès. » C’est ainsi que les décrit Philippe Escudier, responsable au CNES du développement des applications spatiales. « Mais les océans sont en permanence en interaction avec les continents, les calottes glacières et l’atmosphère terrestre. Étudier ces étendues d’eau et leurs mouvements revient donc à étudier le système terrestre dans son ensemble. » Les eaux des océans absorbent d’ailleurs une grande majorité de l’excès de chaleur dû à l’augmentation de l’effet de serre, ajoute-t-il.

Les océans sont une ressource vitale pour de nombreux écosystèmes marins et terrestres. « Pour l’homme, c’est une source de nourriture essentielle à certains peuples dont la survie et l’économie dépendent de la pêche. » Les océans sont aussi une source d’énergie essentielle, énergie fossile comme le pétrole et le gaz exploités sous les fonds marins et énergies renouvelables inépuisables (éolienne, marémotrice et thermique). Enfin ils sont le lieu de transferts incessants de biens et de marchandises depuis la fin du 17e siècle.

 

L’altimétrie océanographique dès les débuts du spatial

 

 

L’apport du spatial dans l’étude des océans est majeur. En effet, aujourd’hui la quasi-totalité de la surface de la Terre est couverte par les satellites. En très grand nombre, ils parcourent en permanence les continents et les océans. Ils ont ouvert une nouvelle ère de l’étude océanographique. Dès 1992, un satellite expérimental du CNES et de la NASA, nommé TOPEX-Poséidon, mesurait déjà la hauteur des océans. Cette technique de mesure des reliefs marins que l’on nomme altimétrie, avait alors permis de mesurer l’intensité d’El Niño, un phénomène de transfert des masses d’eau chaude habituellement stockées à l’ouest du Pacifique et les masses d’eau plus froides situées près des côtes américaines. Ce phénomène saisonnier bouleverse à intervalles réguliers le climat de toute la zone Pacifique équatoriale et, au-delà, de bien d’autres pays.

 

Fonctionnement du système Jason. Crédits : CNES/Ill. D. Ducros.
fonctionnement de Jason-2
 

Les masses d’eau chaude occupent un volume plus important que l’eau froide. Ainsi, même lorsqu’elles se trouvent à de grandes profondeurs, elles déforment la surface des eaux et forment des « bosses » visibles depuis l’espace. Dans le cas d’El Niño, le satellite radar TOPEX-Poséidon a donc ainsi mesuré ces masses d’eau chaude et leur évolution saisonnière. Un programme de modélisation de ces mouvements, basé sur ces observations, permet aujourd’hui une meilleure prévision des événements anormaux d’El Niño, ce qui est capital pour les pays les plus touchés par ce phénomène météorologique.

Les résultats de TOPEX-Poséidon permettent donc de mesurer la topographie des océans et de développer des prévisions océanographiques comme on le fait pour la prévision météorologique. Ces données sont rapidement devenues indispensables et deux satellites Jason-1 et Jason-2 ont depuis pris la succession de TOPEX-Poséidon autour de la Terre.

 

Pour une meilleure gestion de l’environnement

 

L’observation satellite a encore bien d’autres utilisations que l’étude des conditions climatiques. « Les satellites offrent une vision très globale de la surface de la planète, » explique Christophe Vassal, directeur général de CLS (Collecte Localisation Satellites), une entreprise détenue en grande majorité par le CNES et l’IFREMER (Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer). « CLS a une double mission de valorisation du savoir-faire et des technologies du CNES. Nous gérons l’exploitation de systèmes satellitaires pour l’observation, la surveillance des océans et la collecte de données environnementales. Notre mission consiste aussi à développer des applications et des services à partir de données spatiales pour offrir aux institutions et aux administrations de nouveaux moyens d’étude, de contrôle et de protection de l’environnement. Par exemple, nous avons développé des systèmes de détection radar des bateaux de pêche illégaux pour augmenter l’efficacité des contrôles en mer et mieux protéger les ressources. Nous pouvons aussi acquérir des données concernant le déplacement des icebergs ou la localisation de nappes de pétrole en cas d’accident ou de fuite. Nous apportons ensuite notre expertise dans l’analyse des images radar pour détecter, suivre et surveiller au mieux ces nappes de pollution accidentelles. La localisation des icebergs est aussi essentielle pour assurer la sécurité des navires commerciaux et des bateaux de course comme le Vendée Globe qui démarre dans quelques jours. »

Ceci nous dévoile tout un panel de champs d’application du spatial auquel nous ne pensons pas lorsque nous levons les yeux pour observer les astres. En ce qui concerne les applications scientifiques, il existe une large gamme d’équipements de surveillance des écosystèmes et de suivi des espèces. « Le CNES, en partenariat avec la NASA et la NOAA (l’agence américaine responsable de l'étude de l'océan et de l'atmosphère), a par exemple développé le système Argos, dont beaucoup de gens ont entendu parler. » Le système Argos se présente sous la forme de nombreuses balises dérivant ou se déplaçant dans les océans. Les balises équipant des objets capables de plonger en profondeur sont destinées à la collecte et à la transmission de mesures en mer : profils de température de la mer, pression, salinité, etc. Elles émettent des messages réguliers vers des satellites qui sont ensuite renvoyés au sol vers les bases de traitement des données. « Nous avons également développé des applications pour le suivi des animaux sauvages. Grâce à cela, les biologistes peuvent observer les migrations et les comportements des espèces. Ce système de balises est utilisé pour de nombreuses études biologiques des espèces menacées et de leur écosystème afin de développer de nouvelles stratégies pour les protéger. Le panel des applications de l’observation satellitaire est immense et ces données sont aujourd’hui indispensables. »

 

Observation de feux de forêt en Corse ; crédits CNES/Traitement QTIS
Corse vue espace feu forêt
 

Aider les travailleurs en mer avec des outils adaptés

 

« Outre l'observation de notre planète depuis l'espace, le spatial a permis dès ses débuts de développer des technologies majeures du 20e siècle, en particulier pour le monde maritime, » raconte Philippe Escudier. « Le système GPS pour la navigation ainsi que la télécommunication satellitaire ont radicalement modifié la vie des marins. Il est aujourd’hui possible de se repérer et de se déplacer en mer de façon très fiable. La sécurité a aussi énormément augmenté depuis qu’il est possible de surveiller le déplacement des icebergs, le trafic maritime et la présence de navires pirates. »

Plusieurs projets de grande envergure participent aussi à l’amélioration des systèmes de régulation des ressources marines. « Grâce aux systèmes de collecte et de localisation comme Argos, on peut suivre l'ensemble des bateaux autorisés à pêcher sur une zone et ainsi vérifier qu'ils le font conformément à la réglementation. En combinant ces informations avec celles des satellites radar, on peut surveiller la présence éventuelle de pêcheurs illégaux. Grâce à la connaissance de l'environnement marin que fournissent les satellites (courants, température, salinité, quantité de plancton),  on peut suivre et prévoir l'évolution des stocks de poissons en connaissant les conditions nécessaires à leur survie (alimentation, reproduction…). Grâce à la couleur de l’eau, la température et la salinité, nous pouvons prévoir la présence d’espèces de poissons particulières. Si un élément climatique bouleverse leur comportement pendant la période de reproduction, nous savons qu’il y aura moins de poissons et qu’il faut réduire les quotas de pêche afin de préserver les ressources. »

Les satellites sont également des moyens de transmission des communications. « Les marins et les travailleurs en mer sur les plateformes pétrolières peuvent aujourd’hui communiquer quotidiennement avec leur environnement professionnel comme avec leur famille. Ils ont même internet ! »

Le spatial concerne en premier lieu la conquête de l’espace. Mais les recherches spatiales engendrent aussi des avancées technologiques qui ont un impact considérable dans une multitude de domaines. Communication, environnement, météorologie, sécurité… les satellites jouent un rôle dans de nombreux aspects de la vie sur Terre. Selon Philippe Escudier, « les prochains défis à relever seront d’améliorer encore la précision des observations et des mesures. Plus nous nous approchons des côtes, plus les phénomènes maritimes à observer sont de petite taille. Avec une plus grande précision, nous pourrions aussi étudier les eaux terrestres telles que les lacs. » En conclusion, l’homme bénéficie quotidiennement des applications du spatial. Avec les prochains développements dans ce domaine, les satellites pourraient devenir encore plus présents dans nos vies. La question est maintenant de savoir jusqu’à quelle précision pourront aller les observations satellitaires et quelles utilisations nous souhaitons en faire.

Pour découvrir quelles seront les applications du futur et en apprendre bien plus au contact de Philippe Escudier et Christophe Vassal, rejoignez le CNES le 16 octobre à 19h30 au Café du Pont Neuf. Venez rencontrer les experts du CNES au cœur des développements stratégiques de l’océanographie spatiale. Ils répondront à toutes vos interrogations lors d’un moment convivial où chacun pourra épancher sa curiosité ou son émerveillement pour la conquête de l’espace. Vous pouvez aussi suivre les Mardis de l’espace sur Twitter grâce au hashtag #CNESTweetup ou vous inscrire pour participer au livetweet! À bientôt !

NB : Christophe Vassal ne pourra pas être présent au mardi de l'espace du 16 octobre. Jean-Pierre Cauzac, chef du département du développement commercial des applications Radar à CLS, le remplacera.

 

En savoir plus

 

L’altimétrie spatiale et ses applications en vidéo : http://www.cnes-multimedia.fr/blog/jason2/?cat=77

Portfolio – Images commentées sur l’océanographie spatiale http://www.cnes-multimedia.fr/blog/jason2/?cat=4

Argos, une révolution pour l’océanographie ? http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/7951-applications-argos-une-revolution-pour-l-oceanographie-.php

Podcast : Océans, forêts, climat : la Terre tourne, les satellites veillent. Enregistrement du mardi de l’espace du 15 mai 2012. http://podcasts-cnes.fr/tag/oceans/

Questions/réponse : l’étude de l’eau depuis l’espace http://www.dailymotion.com/video/xdjvjx_questions-reponses-l-eau-jde-juin-2_tech

Dossier du site Jeunes du CNES : Un océan d’avance http://www.cnes-jeunes.fr/web/CNES-Jeunes-fr/9553-un-ocean-d-avance.php

La surveillance des récifs coralliens http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/8692-la-surveillance-des-recifs-coralliens.php

Du Jules Verne au Jules Verne : « Bon vent, bonne mer ! » http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/6614-du-jules-verne-au-jules-verne-bon-vent-bonne-mer-.php

Argonimaux 2009 : les animaux polaires témoins de la variabilité climatique http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/7341-actualites-argonimaux.php

Le suivi des animaux http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/8693-le-suivi-des-animaux.php