Depuis l'espace un regard sur l'eau de la Terre

Témoignage de Pierre de Château-Thierry à la Pierre qui Vire en juillet 2004.

* Depuis l'espace

Depuis l'espace Poséidon observe la Terre. La dominante est bleue. L'eau de la Terre est son domaine, elle couvre les sept dixièmes de la surface ! Plus, car ce dieu aux colères redoutables qu'il manifeste dans les pires tempêtes est aussi le dieu des humbles fontaines et des lacs paisibles.
Située à 148 millions de kilomètres du Soleil, notre Terre est à la bonne distance pour que l'élément eau s'y trouve sous ses trois formes.
Solide : c'est la glace ou la neige...
Liquide : la mer, les rivières, les nappes phréatiques, ... les nuages.
Vapeur : comme composante de l'atmosphère mais elle est totalement invisible pour l'œil humain.

Sans cette situation, unique dans le système solaire, nous ne serions sans doute pas là pour en parler.
Dans sa quête pour découvrir si la vie existe hors la Terre, l'homme commence par rechercher dans de cosmos la signature de la présence de l'eau.

* La mer, comment la conquérir ? Qu'y a-t-il au-delà de l'horizon ?

Dans un passé très éloigné, la mer était pour l'homme un domaine inaccessible.
Depuis le rivage, son regard contemplait l'horizon, cette ligne régulière qui limite le ciel et qui est à une dizaine de kilomètres. Très vite il a dû constater qu'en montant sur une hauteur, il repoussait cette ligne, mais la ligne était toujours là !
Grâce à son courage et à sa témérité et peut être poussé par la nécessité, il a appris à se déplacer sur l 'eau qui pourtant n'est pas son milieu naturel mais contient semble-t-il de formidables ressources de nourriture.

Et puis la curiosité l'a poussé à trouver si cette immensité liquide avait une limite, un contour. L'homme a donc entrepris la conquête du monde.
Portons-nous maintenant au début du XX^e siècle. L'homme, au terme de milliers d'années d'errances et de découvertes, achève le tracé des cotes qui limitent les eaux de la Terre. Une image illustre cette quête. Du haut de la mâture du Pourquoi Pas ?, le commandant Charcot cherche une route qui le fera traverser le labyrinthe de la banquise. Un peu d'eau libre, beaucoup de glace et peut-être là-bas ce trait posé sur l'horizon : la terre !

Et puis en 1957 s'ouvre une nouvelle ère ; en conquérant l'espace avec des satellites artificiels équipés d'instruments d'observation, l'homme a pris suffisamment de hauteur pour "effacer l'horizon" et embrasser du regard la totalité d'un océan. La grande vélocité du satellite sur son orbite (à 1400 km d'altitude, il fait le tour de la Terre en 110 minutes) permet à l'homme un regard synoptique et presque instantané sur l'eau de la Terre.

Si les instruments d'observation sont suffisamment précis, et s'ils observent suffisamment longtemps, l'homme peut voir vivre les phénomènes qui animent la surface des mers et comprendre ainsi comment fonctionne la machine océan.

Il y a une vingtaine d'années l'observation de la mer depuis l'espace était une vision tout à fait nouvelle née de l'intuition d'une poignée de scientifiques... il fallait convaincre. La moisson a été telle qu'elle est devenue une exigence opérationnelle. On le sait maintenant, les océans sont la composante lente du système climatique.

* Immensité

À l'échelle humaine, la mer est synonyme d'immensité alors qu'à l'échelle de "notre Planète Bleue", les océans dont la profondeur moyenne est de 3,8 km (soit 1/1700 du rayon terrestre) représentent une mince pellicule d'eau couvrant 70 % de la surface du globe !

Et pourtant, les océans représentent 96 % de l'eau disponible et constituent une masse équivalente à 300 fois celle de l'atmosphère.

Quand on observe les phénomènes majeurs qui "animent" les océans, on a à faire à une très grande dispersion dimensionnelle. Si l'on veut suivre l'évolution du niveau moyen de la mer, il faut la considérer dans sa totalité et là, l'échelle des distances est de 40 000 km ; Les grands courants océaniques seront tracés sur des milliers de kilomètres, alors que les tourbillons et les marées le seront à l'échelle de la centaine de kilomètres. Enfin, vagues, tempêtes, cyclones, seront appréciés avec une échelle de la dizaine de kilomètres.

* Variabilité

La mer est un milieu animé c'est-à-dire qui se modifie au cours du temps. C'est la variabilité.

Ici, l'échelle des temps va du siècle à la journée ! L'évolution du niveau moyen de la mer se situe dans une échelle de cent ans alors que les grandes oscillations océaniques tel le fameux el Nino se rythment sur la décennie. L'impact des saisons sera lisible à l'échelle de la centaine de jours ; les tourbillons typiques auront une durée de vie de l'ordre de dix jours et comme vous le savez le phénomène de marées, les tempêtes sont à l'échelle de la journée.

En permanence tous ces phénomènes aux dimensions et aux "périodes" si différentes se superposent.
L'observation depuis l'espace les contient tous. Ce ne sera pas la moindre tâche pour les scientifiques de démêler cet écheveau où se marient le temps et l'espace afin de pouvoir rendre compte de chaque phénomène isolément.

* L'apparition des techniques spatiales a révolutionné l'observation de la terre et des océans.

Les satellites d'observation sont une façon pour l'homme d'avoir en permanence un regard "extérieur" sur le vaisseau spatial qui porte l'humanité. Ils sont là pour nous faire comprendre que notre Terre se transforme continuellement. L'activité humaine participe à cette transformation et notre Terre est belle ...

De nombreux instruments ont été embarqués sur des satellites pour mesurer en continu la température de l'eau, la hauteur des mers, la concentration en chlorophylle, la vitesse du vent en surface, la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère, etc. Parmi ces instruments, l'altimètre s'est révélé un des outils les plus féconds pour l'étude des océans, mais il a fallu convaincre. L'altimètre mesure très précisément le relief changeant des océans et permet de mieux connaître :
- Les courants marins et leurs variations,
- Les anomalies par rapport au niveau moyen, et l'évolution de ce dernier,
- Les marées océaniques,
- La hauteur des vagues et la vitesse du vent de surface,
- Le relief des fonds marins et le champ de gravité terrestre.

* Un poème pour lire la surface des océans.

Depuis l'Espace, POSÉIDON regarde la surface mouvante des océans.
Bercés par les vagues sous la voûte étoilée, JASON et les Argonautes dérivent au gré des vents et des courants.
Pour franchir la passe, ils attendent la basse mer et la clémence des dieux.
Loin des glaces polaires, ÉOLE s'est assoupi.
Sous les ardeurs d'HÉLIOS, la mer s'enfle et nourrit la nuée qui l'accompagne vers l'Orient.
El Niño l'enfant terrible s'est réveillé.
Accablé par la tourmente, l'homme pleure la récolte perdue et le poisson disparu.
Dans les ténèbres des profondeurs océanes dorment des montagnes et d'immenses plaines.
C'est là que GAIA accomplit sa lente et continuelle mue.
Tels le Yin et le Yang, eaux chaudes et froides, guidées par d'imperceptibles reliefs s'enlacent sans mélange.
Depuis l'Espace, POSÉIDON regarde la surface mouvante des océans.

* Ce que révèle la forme changeante de la surface.

-Les courants et les tourbillons : Prenons l'exemple du Gulf Stream. Ce courant puissant transporte les eaux chaudes du golfe du Mexique vers les côtes de l'Europe occidentale qui bénéficie de ce fait d'un climat tempéré. Il s'écoule comme une rivière signant en creux sa route transocéanique. En le traversant l'altimètre enregistrera une "marche" d'une centaine de centimètres et un relief chahuté par les nombreux tourbillons qu'il crée et propage dans tout l'Atlantique nord. En une journée, le Gulf Stream parcourt une centaine de kilomètres, son débit est trois cent fois celui de l'Amazone et ses effets sont perceptibles à plus d'un kilomètre de profondeur. La connaissance précise de la variabilité de ce courant et de ses tourbillons intéresse, bien entendu, ceux qui naviguent mais aussi le climatologue.

-La hauteur des vagues : Le traitement du signal de l'altimètre permet de mesurer sur la surface vue par ce dernier (un disque de 10 km de diamètre environ) la hauteur moyenne des vagues. La précision sur la mesure est de l'ordre d'une quarantaine de centimètres. Ainsi ont pris fin les soupçons envers des marins qui prétendaient avoir rencontré des vagues de plus de 15 mètres de haut. On le sait maintenant que dans certaines régions du monde, cette hauteur peut être largement dépassée !

-Les anomalies par rapport au niveau moyen : Prenons l'exemple du médiatique El Niño de 1997.Dès le mois de Mars, le satellite Topex-Poséidon a "vu" les manifestations du phénomène. Il a observé le développement d'une "gigantesque bosse d'eau prenant naissance dans la zone est équatoriale de l'océan Pacifique" et se propageant vers l'ouest. Au paroxysme de l'anomalie, la hauteur de la bosse a été d'une trentaine de centimètres au-dessus du niveau normal du bassin océanique. Dans les grandes lignes, le mécanisme de la création de cette bosse est le suivant : si l'alizé s'essouffle, le brassage des eaux de surface diminue et celles-ci vont se réchauffer et donc se dilater... d'où la bosse. Comme les bassins océaniques sont toujours plus élevés à l'ouest qu'à l'est à cause des eaux ramenées en permanence par les vents dominants, la bosse d'eau chaude va "glisser" vers l'est en "s'écrasant sur les côtes sud et nord américaines" et stopper de ce fait la remontée des eaux froides de profondeur qui se produit normalement le long de ces côtes. L'équilibre climatique de toute une partie du monde s'en trouve profondément perturbé créant des situations catastrophiques. Ainsi pouvait-on lire dans les colonnes du journal Le Monde du 7 Mars 1998 : El Nino a provoqué une des plus grandes catastrophes naturelles du siècle. Le déplacement périodique de cette masse d'eau chaude de la taille des Etats-Unis, située habituellement dans le Pacifique ouest, est à l'origine des dérèglements climatiques - sécheresses, inondations et tempêtes survenues d'un bout à l'autre de la planète.

-La surface au repos des océans révèle le relief des fonds marins : courants, tourbillons, marées, tempêtes, phénomènes climatiques... sont autant de causes de la variabilité de la surface de la mer. Dès lors que l'effet de ces causes est quantifié, on peut remonter à la forme de la surface de la mer en l'absence de perturbation. On obtient ce que l'on appelle le géoïde marin. Par l'entremise de la gravité universelle, la surface du géoïde marin révèle avec une grande précision le relief du fond des mers. Ainsi un mont sous-marin de mille mètres se traduira par une déformation de la surface d'un mètre. L'altimétrie de surface a par exemple permis de compléter la carte des fonds marins du Pacifique sud où très peu de sondages avaient été faits. Qui aurait pu penser que la mesure depuis l'espace de la surface de la mer permettait l'observation du fond des océans et de suivre la lente et continuelle mue du plancher océanique.

-La circulation des océans, un voyage au long cours : Aux latitudes élevées, la mer va geler en surface et constituer la banquise. Celle-ci se fait et se défait au rythme des saisons. Lorsque la glace se forme, elle rejette une partie du sel qu'elle contient, ce qui augment d'autant la densité de l'eau de surface. Cette augmentation de densité l'entraîne vers le fond créant un véritable effet de pompe qui engendre un courant océanique profond des régions polaires vers l'Equateur tandis qu'à la surface, plus chaude, les masses d'eau moins denses se déplacent des basses latitudes vers les hautes latitudes. C'est ce que l'on appelle la circulation thermohaline.

* Les plus grands déserts du monde sont des déserts de glace.

L'observation depuis l'espace des pôles de la Terre révèle toute l'immensité se ces déserts qu'ils soient sous forme de mer gelée ou de glace continentale accumulée sur des centaines de milliers d'années.

-L'Arctique est un océan gelé entouré de terres. La banquise couvre selon la saison une surface de 16 à 27 fois celle de la France, alors que la glace terrestre est essentiellement celle qui couvre le Groenland dont la surface est équivalente à 4 fois celle de la France.

-L'Antarctique est un vaste continent dont la surface fait 23 fois celle de la France. Il est entièrement couvert de glace et entouré par l'océan. Avec une épaisseur moyenne de 2000 mètres et une épaisseur maximum de 4 500 mètres, la glace terrestre qui le couvre constitue le château d'eau douce du monde : son volume est évalué à 13 millions de km³. Si toute cette glace fondait le niveau moyen des mers s'élèverait de 70 mètres. Au rythme des saisons la banquise se forme à la périphérie de ce continent. L'extension hivernale de celle-ci peut atteindre une surface équivalente à 36 fois celle de la France.

* La glace évolue.

- La dernière période glaciaire a culminé, il y a 18 000 ans. De gigantesques calottes glaciaires couvraient alors la plupart des continents. Ces calottes ont disparu élevant le niveau des océans de 120 m.

- Au rythme des saisons la couverture des pôles par la banquise et l'enneigement se modifie. La surface blanche de celle-ci réfléchit presque toute l'énergie qui lui vient du Soleil et joue un rôle considérable dans le climat. Ainsi l'Antarctique peut doubler sa surface avec l'extension de la banquise et l'hémisphère Nord être couvert en Janvier d'un manteau de neige et de glace qui tapisse 15 % de sa surface.

- Enfin, accumulée sur un socle en pente, la glace terrestre s'écoule. Par exemple, l'Antarctique évacue à la mer chaque année sous forme d'icebergs 2 000 milliards de m³ d'eau douce, soit les deux tiers de besoin en eau de l'humanité !

* La glace est un acteur majeur du climat sur Terre.

Schématiquement cette action se joue sur trois tableaux :

-L'effet miroir : La Terre réfléchit une partie du rayonnement qu'elle reçoit du soleil. En l'occurrence, les surfaces couvertes de glace ou de neige sont les plus performantes puisque leur efficacité est de l'ordre de 80 %. Donc une fois qu'elle est formée, la glace tend à rester en l'état. Cependant, si la couverture glaciaire devait se réduire, moins de rayonnement solaire serait réfléchi et renvoyé par la surface de la Terre, et par conséquent, l'atmosphère absorberait d'avantage de chaleur.

-Effet de couverture : Chaque année, les océans Arctique et Antarctique sont soumis à la formation puis à la fonte d'énormes quantités de glace qui flottent à la surface de la mer. Au pôle Nord, une étendue de glace de la taille de l'Europe fond chaque été et regèle à nouveau l'hiver suivant. L'épaisseur de cette glace de mer joue un rôle clé dans le climat polaire puisqu'elle limite le transfert de chaleur en isolant l'océan de l'atmosphère polaire glaciale.

-Effet de pompe : La modification saisonnière des glaces polaires ont un effet non négligeable sur la circulation océanique de la planète. L'effet de pompe a été décrit plus haut, il engendre un courant océanique profond appelé circulation thermohaline. Le Gulf Stream qui transporte des eaux de surface chaudes vers le nord depuis le Golfe du Mexique jusqu'aux eaux sub-polaires du Groenland, est en grande partie responsable du climat tempéré dont bénéficie l'Europe. Les eaux côtières européennes sont 4°C plus chaudes que les eaux à latitude équivalente dans le Pacifique nord. Cependant les eaux tièdes du Gulf Stream se refroidissent et s'enfoncent lorsqu'elles atteignent l'Arctique. Si ce modèle de circulation était perturbé par une régression des glaces arctiques, la puissance et la direction du Gulf Stream s'en trouveraient fortement modifiées. Il en ressort à l'évidence qu'une meilleure connaissance du mouvement des glaces de mer dans l'Arctique est du plus haut intérêt pour les prévisions climatiques en Europe

* La glace de la Terre est-elle en train de fondre ?

Au cours du dernier siècle, la température moyenne à la surface de la planète a augmenté environ de 0.6°C et les scientifiques considèrent aujourd'hui que les températures moyennes de la Terre vont augmenter de 1 à 6°C au cours des cent prochaines années. Prévoir dans quelle mesure ce réchauffement peut affecter les glaces polaires est bien difficile et la question donne lieu, semble-t-il, à des récits contradictoires.

Des satellites d'observation de la Terre vont apporter une aide précieuse pour répondre à la question. Comme cela a été fait pour les mers, l'altimétrie spatiale va permettre d'établir le relief précis de ces régions inhospitalières et glacées et d'en voir l'évolution...

Ainsi par l'observation des mers et des régions polaires, en regardant depuis l'espace l'eau de la Terre l'homme fait un pas décisif dans la modélisation du climat de celle-ci. Alors que l'on soupçonne que son activité peut contribuer au réchauffement climatique, on comprend tout l'intérêt de la démarche.

* Pour en savoir plus

LA MACHINE OCEAN de Jean-François Minster Flammarion
AVISO Operation center Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.
MERCATOR www.mercator.com.fr
CNES www.cnes.fr
ANTARCTIQUE désert de glace de Claude Lorius, Hachette réalités
L'Antarctique : la mémoire de la Terre vue de l'espace de Frédérique Rémy, CNRS éditions
http://www.esa.int/livingplanet
http://www.esa.int/earthobservation