Voici comment la NASA mesure l’élévation du niveau de la mer depuis l’espace

Le changement climatique est une menace imminente pour l'avenir de l'humanité, mais le climat mondial est si complexe qu'il est souvent difficile de voir l'ampleur du problème. L'une des meilleures façons dont nous disposons pour mesurer le changement climatique n'est peut-être pas ce à quoi vous vous attendez, car il ne s'agit pas de mesurer la terre ou l'atmosphère. Au lieu de cela, pour en savoir plus sur le changement climatique, nous devons mesurer l'océan.

L'élévation du niveau de la mer affecte non seulement les communautés côtières en réduisant la masse terrestre, mais indique également le problème plus large de l'augmentation des températures mondiales. Cela signifie que l'élévation du niveau de la mer est d'une grande importance pour la NASA, qui ne se contente pas de regarder vers d'autres mondes, mais surveille également la Terre depuis l'espace. Un nouveau satellite de surveillance du niveau de la mer, Sentinel-6 Michael Freilich, a été lancé en novembre 2020 et est devenu la mission officielle de référence pour l'élévation du niveau de la mer en mars de cette année , après avoir pris le relais de son prédécesseur, Jason-3.

Avec Sentinel-6 assumant son nouveau rôle et un successeur jumeau, Sentinel-6b, attendant dans les coulisses pour prendre le relais en cas de besoin, nous sommes prêts pour les 10 prochaines années de mesures du niveau de la mer. Vous pouvez même voir par vous-même où se trouve Sentinel-6 sur la Terre en ce moment, en le suivant à l'aide de l'application Web Eyes de la NASA .

Nous avons parlé à Josh Willis du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, scientifique du projet pour Sentinel-6 et Jason-3, sur la façon de mesurer l'élévation du niveau de la mer depuis l'espace.

Notre tableau de bord pour le changement climatique

L'élévation du niveau de la mer n'est pas seulement importante pour comprendre l'évolution des océans. C'est aussi l'un des outils les plus précieux dont nous disposons pour mesurer le changement climatique dans son ensemble. "D'une certaine manière, c'est une carte de pointage", a déclaré Willis. "C'est notre tableau de bord pour savoir comment nous nous en sortons avec le climat."

C'est parce qu'une grande partie de l'augmentation de la température moyenne de la planète dans son ensemble se reflète dans le niveau des océans. Trois grands facteurs d'origine humaine contribuent à l'élévation du niveau de la mer : la fonte des calottes glaciaires au Groenland et en Antarctique, la fonte de petits glaciers ailleurs dans le monde et le réchauffement de l'océan qui provoque son expansion. Ces facteurs contribuent chacun à environ un tiers à l'augmentation totale, en raison de l'augmentation de l'eau ajoutée aux océans lorsque les glaciers et les calottes glaciaires fondent, ainsi que de l'expansion de l'eau due à l'augmentation des températures mondiales. Comme les océans couvrent une grande partie du globe, ils finissent par absorber une grande partie de l'excès de chaleur généré par l'activité humaine.

"Je pense que l'élévation du niveau de la mer est l'indicateur le plus clair de l'interférence humaine avec le climat", a déclaré Willis. "Les océans couvrent les deux tiers de la surface de la planète, ils absorbent 90 % de cette chaleur supplémentaire qui est à l'origine du changement climatique, et ils absorbent également toute l'eau qui fond des glaciers et des calottes glaciaires. Donc, ils comptent vraiment tout en termes de comment nous changeons le climat de la manière la plus globale. »

Et le problème n'est pas seulement que le niveau de la mer monte. C'est que le taux de cette hausse augmente également.

« Le taux de montée des océans n'est pas constant. C'est en fait en augmentation », a déclaré Willis. « Au début du XXe siècle, les océans montaient à un rythme d'environ deux millimètres par an. Dans les années 90 ou 2000, c'était plutôt trois. Et maintenant, ça fait quatre et cinq millimètres par an. Ainsi, le taux de croissance a plus que doublé au cours des cent dernières années. Et ça va continuer à augmenter de plus en plus vite.

30 ans de mesures continues

Une partie de la raison pour laquelle les données sur l'élévation du niveau de la mer sont si précieuses est qu'elles constituent un enregistrement à long terme qui a été collecté depuis les années 1990. Les premières mesures globales des océans depuis l'espace ont commencé avec le lancement de la mission TOPEX/Poséidon en 1992, suivi des trois satellites Jason, puis du premier Sentinel.

Pour conserver des données cohérentes qui peuvent être comparées au fil des ans, toutes les missions de cette série ont été placées sur la même orbite afin d'avoir la même vue des océans.

Chaque fois qu'un nouveau satellite prenait le relais de son prédécesseur, les deux volaient ensemble pendant des mois. Cela a permis un étalonnage très minutieux pour s'assurer que les données pouvaient être tracées de manière cohérente sur les cinq satellites à ce jour.

"C'est vraiment une réalisation incroyable en termes de bilan de nos sciences du climat", a déclaré Willis.

Encore 10 ans de mesures

"Nous avons cet incroyable record qui dure maintenant depuis 30 ans, et Sentinel-6 a été conçu pour prolonger ce record de 10 ans de plus", a déclaré Willis. Pour permettre ces 10 années supplémentaires d'observations, la NASA a construit non pas un mais deux satellites, tous deux essentiellement identiques, de sorte qu'une fois que le Sentinel-6 Michael Freilich récemment lancé arrivera en fin de vie en 2025, son jumeau Sentinel-6b pourra prendre le relais. . Cela permettra un total de 40 ans d'enregistrements cohérents de l'élévation du niveau de la mer.

"C'est la première fois que nous décidons en tant que communauté de le faire à long terme – de nous engager à mesurer l'élévation du niveau de la mer depuis l'espace, et pas seulement un satellite à la fois", a-t-il déclaré. "Le niveau de la mer ne va pas cesser de monter de si tôt, nous ne pourrons pas arrêter de le mesurer, nous devons donc avoir cette continuité des mesures à travers les missions."

S'il semble que ces satellites ont une espérance de vie relativement courte par rapport à d'autres missions satellites qui pourraient durer des décennies, cela est lié à l'altitude à laquelle ils opèrent. Lorsque les premiers satellites d'élévation du niveau de la mer ont été lancés, nous ne disposions pas d'une technologie aussi performante pour déterminer la position de ces satellites – et les données de positionnement sont importantes pour obtenir des lectures précises du niveau de la mer. Pour cela, les satellites ont été lancés sur une orbite très haute de 1 300 kilomètres, où il y a très peu d'atmosphère et donc très peu de protection contre les radiations.

Les chercheurs veulent continuer à envoyer des satellites sur cette même orbite pour assurer des mesures continues, mais cela signifie accepter que ces satellites seront battus par les radiations et ne dureront que relativement peu d'années chacun.

Instruments sur le satellite

La précision de ses lectures est ce qui permet au satellite Sentinel-6 d'être l'outil internationalement reconnu pour mesurer l'élévation du niveau de la mer. Des chercheurs de différents domaines et de différents pays ont convenu que les mesures prises par Sentinel-6 et ses prédécesseurs seraient utilisées comme mesure standard de l'élévation du niveau de la mer.

Les instruments de Sentinel-6 sont relativement simples, du moins conceptuellement. Il y a le radar, qui envoie des ondes radio vers la surface pour mesurer la distance entre le satellite et l'océan, les systèmes de positionnement qui donnent des informations sur l'altitude du satellite afin qu'elle puisse être soustraite des mesures du niveau de la mer, et puis un autre instrument important appelé radiomètre.

Le radiomètre mesure la quantité d'eau dans l'atmosphère en observant la luminosité de l'océan. L'eau dans l'atmosphère affecte les ondes radio envoyées par le radar, le radiomètre doit donc corriger cela et assurer un haut niveau de précision pour les mesures du niveau de la mer.

Ces trois instruments, ainsi que les orbites cohérentes, font de Sentinel-6 la méthode la plus précise dont nous disposons pour mesurer l'élévation du niveau de la mer – et c'est pourquoi elle est suffisamment précise pour être la mission de référence internationale.

Les océans changeants

La partie la plus compliquée de la mesure de l'élévation du niveau de la mer est de savoir comment interpréter les données recueillies par le satellite. Les océans ne sont pas plats, donc le satellite fait la moyenne des lectures sur une zone de plusieurs kilomètres carrés pour tenir compte de cela.

Mais d'autres facteurs affectent également le niveau de la mer. Cela inclut la météo, car les changements de pression atmosphérique permettent à la mer de monter lorsque la pression est basse, les marées et les courants océaniques, et même la gravité des montagnes sous-marines, qui provoquent l'apparition de pics dans le niveau de la mer au-dessus d'eux. Les chercheurs utilisant les données de Sentinel-6 pour mesurer l'élévation du niveau de la mer doivent tenir compte de ces autres facteurs en considérant les données sur les conditions atmosphériques et les cartes du champ de gravité de l'océan.

Tous ces autres effets peuvent cependant fournir des données utiles pour d'autres domaines de recherche. En examinant la moyenne d'une lecture sur une zone donnée, les chercheurs peuvent estimer la taille des vagues et la force des vents. Ils peuvent voir comment les courants se déplacent dans l'océan en temps réel, car les courants font basculer l'océan, de sorte qu'un côté du courant est plus haut que l'autre. Ils peuvent également suivre les débris ou le pétrole lorsqu'ils sont déversés dans l'océan.

Le satellite continue également de collecter des données lorsqu'il passe au-dessus de la terre et ces données peuvent être utilisées pour surveiller les lacs et les rivières.

Toutes les données recueillies par le satellite sont accessibles au public et sont utilisées par des chercheurs du monde entier dans une grande variété de domaines. Vous pouvez trouver les données sur le site Web du JPL ou sur le site Web des données terrestres de la NASA .

La menace du changement climatique

Avec des projets comme Sentinel-6, nous pouvons voir directement la façon dont notre climat change en raison de nos activités humaines. Nous pouvons voir que non seulement le niveau de la mer monte, mais qu'il monte de plus en plus vite, et rien n'indique que ce changement ralentira ou s'arrêtera de sitôt. Il y a une terreur existentielle à cela.

"Alors que nous regardons ce qui se passe sur la planète, c'est effrayant", a déclaré Willis. « Nous avons déjà poussé notre climat en territoire inconnu. Et cela devient de plus en plus inconnu chaque année.

Cependant, il ne désespère pas de l'avenir de l'humanité. Il insiste plutôt sur le fait que l'avenir de notre planète est entre nos mains.

"Il y a encore de la place pour l'espoir, car c'est quelque chose contre lequel nous pouvons faire quelque chose", a déclaré Willis. «Nous savons quel est le problème et nous savons à peu près comment le résoudre. Ce n'est pas comme s'il y avait un météore géant qui se dirige vers la Terre et qui va tous nous anéantir. Nous pouvons réellement faire quelque chose contre le changement climatique, nous devons juste faire appel à la volonté. »