Voici comment la NASA mesure la montée du niveau de la mer depuis l'espace

Le changement climatique constitue une menace imminente pour l’avenir de l’humanité, mais le climat mondial est si complexe qu’il est souvent difficile de mesurer l’ampleur du problème. L’un des meilleurs moyens dont nous disposons pour mesurer le changement climatique n’est peut-être pas celui auquel vous vous attendez – car il ne s’agit pas de mesurer la terre ou l’atmosphère. Pour en savoir plus sur le changement climatique, nous devons plutôt mesurer l’océan.

L’élévation du niveau de la mer affecte non seulement les communautés côtières en réduisant la masse terrestre, mais elle révèle également le problème plus large de la hausse 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 aussi

moniteurs 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 devenue la mission officielle de référence pour l'élévation du niveau de la mer en Mars cette année, après avoir succédé à son prédécesseur, Jason-3.

Avec Sentinel-6 assumant son nouveau rôle et un jumeau successeur, 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 actuellement Sentinel-6 au-dessus de la Terre, en le suivant à l'aide de Application Web Eyes de la NASA.

Nous avons discuté avec Josh Willis du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, scientifique des projets 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 également l’un des outils les plus précieux dont nous disposons pour mesurer le changement climatique dans son ensemble. "D'une certaine manière, c'est un tableau de bord", a déclaré Willis. «C’est notre tableau de bord sur la façon dont nous nous en sortons avec le climat.»

En effet, une grande partie de la hausse de la température moyenne de la planète dans son ensemble se reflète dans le niveau des océans. Il existe trois grands facteurs d’origine humaine qui contribuent à l’élévation du niveau de la mer: la fonte des calottes glaciaires au Groenland et L'Antarctique, la fonte de petits glaciers ailleurs dans le monde et le réchauffement de l'océan qui le provoque développer. Ces facteurs contribuent chacun pour environ un tiers à l'augmentation totale, en raison de l'ajout d'une plus grande quantité d'eau dans le océans lorsque les glaciers et les calottes glaciaires fondent, ainsi que l'expansion de l'eau due à l'augmentation mondiale températures. Comme les océans couvrent une grande partie de la planète, ils finissent par absorber une grande partie de la chaleur excédentaire générée par l’activité humaine.

"Je considère l'élévation du niveau de la mer comme 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 cause du changement climatique, et ils absorbent également toute l’eau qui fond des glaciers et de la glace. feuilles. Ils comptent donc vraiment tout en fonction de la manière dont nous changeons le climat de la manière la plus globale.

Et le problème ne réside pas seulement dans la montée du niveau de la mer. C’est que le taux de cette augmentation augmente également.

« Le rythme de la montée des océans n’est pas constant. En fait, cela augmente », a déclaré Willis. « Au début du XXe siècle, les océans s’élevaient au rythme d’environ deux millimètres par an. Dans les années 90 ou 2000, c’était plutôt trois. Et maintenant, cela fait quatre à cinq millimètres par an. Le taux de croissance a donc plus que doublé au cours des cent dernières années. Et cela 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 collecté depuis les années 1990. Les premières mesures mondiales des océans depuis l'espace ont commencé avec le lancement de la mission TOPEX/Poseidon en 1992, suivie des trois satellites Jason, puis du premier Sentinel.

Afin de conserver des données cohérentes et comparables au fil des années, toutes les missions de cette série ont été placées sur la même orbite afin d'obtenir la même vue des océans.

Chaque fois qu'un nouveau satellite prenait le relais de son prédécesseur, les deux satellites volaient à proximité pendant des mois. Cela a permis un calibrage très minutieux pour garantir que les données puissent être retracées de manière cohérente sur les cinq satellites à ce jour.

"C'est vraiment une réalisation incroyable en termes de notre bilan scientifique sur le climat", a déclaré Willis.

Encore 10 ans de mesures

"Nous avons cet incroyable record qui dure maintenant 30 ans, et Sentinel-6 a été construit pour prolonger ce record de 10 ans supplémentaires", 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 que une fois que le Sentinel-6 Michael Freilich récemment lancé arrivera à la fin de sa vie en 2025, son jumeau Sentinel-6b pourra prendre sur. Cela permettra d’enregistrer 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 faire cela sur le 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 sitôt, nous n’allons pas pouvoir arrêter de le mesurer, nous avons donc besoin de cette continuité de mesures entre les missions. »

S’il semble que ces satellites aient une espérance de vie relativement courte par rapport à d’autres missions satellitaires qui pourraient durer des décennies, cela est lié à l’altitude à laquelle ils opèrent. Lorsque les premiers satellites sur l’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 un niveau de mer précis lectures. Pour ce faire, les satellites ont été lancés sur une orbite très élevée de 1 300 kilomètres, où il y a très peu d’atmosphère et donc très peu de protection contre les radiations.

Les chercheurs souhaitent continuer à envoyer des satellites sur cette même orbite pour assurer des mesures continues, mais cela c’est accepter que ces satellites seront malmenés par les radiations et ne dureront que relativement quelques années chaque.

Instruments sur le satellite

La précision de ses relevés permet au satellite Sentinel-6 d’être l’outil internationalement reconnu pour mesurer l’élévation du niveau de la mer. Des chercheurs de tous 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 sur le plan conceptuel. Il y a le radar, qui envoie des ondes radio jusqu'à 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'elles puissent être soustraites des mesures du niveau de la mer, puis un autre instrument important appelé un 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 garantir 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 que nous ayons pour mesurer l’élévation du niveau de la mer – et c’est pourquoi il est suffisamment précis pour être la référence internationale mission.

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 collectées par le satellite. Les océans ne sont pas plats, c’est pourquoi le satellite fait la moyenne des relevés sur une superficie de plusieurs kilomètres carrés pour tenir compte de cela.

Mais il existe également d’autres facteurs qui affectent le niveau de la mer. Cela inclut la météo, car les changements de pression atmosphérique permettent à la mer de se gonfler 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 au-dessus du niveau de la mer. eux. Les chercheurs qui utilisent les données de Sentinel-6 pour mesurer l’élévation du niveau de la mer doivent tenir compte de ces autres facteurs en prenant en compte 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 provoquent l’inclinaison de 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 lors de son passage au-dessus des terres et ces données peuvent être utilisées pour surveiller les lacs et les rivières.

Toutes les données collectées par le satellite sont accessibles au public et sont utilisées par des chercheurs du monde entier dans des domaines très divers. Vous pouvez trouver les données sur le Site du JPL ou sur Site Web de 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 en tant qu’êtres humains. Nous pouvons constater que non seulement le niveau de la mer augmente, mais qu’il augmente de plus en plus vite, et rien n’indique que ce changement va ralentir ou s’arrêter de si tôt. Il y a une terreur existentielle là-dedans.

« Lorsque nous observons ce qui arrive à la planète, c’est effrayant », a déclaré Willis. « Nous avons déjà poussé notre climat vers un territoire inconnu. Et cela devient de plus en plus méconnu chaque année.

Cependant, il ne désespère pas de l’avenir de l’humanité. Il souligne plutôt 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 sur 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 dirigeait vers la Terre et qui allait tous nous anéantir. Nous pouvons réellement faire quelque chose contre le changement climatique, il suffit de rassembler la volonté.»

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