L’océan vu de l’espace : SARAL/AltiKa, un altimètre pour mieux comprendre le climat

Le satellite SARAL a été mis en orbite avec succès le 25 février dernier. A son bord : un instrument de nouvelle génération, le radar Altika. Ce radiomètre altimétrique devrait permettre aux équipes françaises, pilotées par le LGGE, de mieux comprendre le climat par un suivi de la variabilité océanique de méso-échelle, de l’océanographie climatique à grande échelle, de l’océanographie côtière, du niveau de la mer, du suivi des calottes polaires et de l’hydrologie (débit des cours d’eau).

Le satellite franco-indien SARAL a été lancé avec succès le 25 février 2013 par le lanceur indien PSLV-C20 depuis la base de lancement de Sriharikota, au sud de l’Inde. L’instrument AltiKa, un radar de nouvelle génération développé par le CNES en collaboration avec plusieurs laboratoires français [1], a été mis en marche le 26 février à 01h42min UTC et les premières mesures sur l’océan acquises 16 minutes plus tard. "Il mesurera par altimétrie radar la topographie de la surface des océans, les caractéristiques du vent de surface et la hauteur moyenne des vagues", précise Jacques Verron, responsable scientifique de la mission. Les autres instruments embarqués permettront notamment d’assurer la précision de l’orbite et du positionnement du satellite. Le projet SARAL/AltiKa est la première collaboration scientifique et technique entre la France et l’Inde dans le domaine de l’océanographie. SARAL vole à 800 km d’altitude, avec une inclinaison permettant de couvrir les océans de hautes latitudes, sur la même orbite que le satellite européen ENVISAT récemment déclassé, ce qui permettra d’assurer une continuité des observations sur le long terme.

Les premières mesures transmises par les instruments indiquent qu’ils fonctionnent bien, avec des performances conformes à ce qui était attendu. Les divers traitements des données sont toujours en cours de validation, mais les premiers tracés obtenus sont déjà très encourageants. Ces traitements des données seront intégrés par la suite au Service d’altimétrie et localisation précise (SALP) du CNES, qui opère déjà les missions altimétriques Topex/Poseidon, Jason-1, Envisat, GFO et Jason-2.

Le développement de l’observation de l’océan par altimétrie satellitaire se poursuit avec la mission spatiale franco-indienne SARAL/AltiKa qui fait suite au satellite européen ENVISAT. À la différence de ses prédécesseurs (embarqués à bord de Topex/Poseidon, Jason-1 et 2...) qui fonctionnent en bande Ku (13,6 GHz), AltiKa fonctionne en bande Ka (36 GHz). Il possède de ce fait une meilleure résolution horizontale et verticale, l’objectif étant notamment d’atteindre la précision de 2,8 cm sur la mesure locale de la topographie dynamique, et est moins sensible aux perturbations atmosphériques (comme les effets ionosphériques). Il permettra ainsi d’observer à des échelles plus fines que ses prédécesseurs la variabilité océanique en océan ouvert, la topographie dynamique à proximité des côtes et les calottes polaires. Ce satellite contribue également au dispositif d’observation nécessaire au maintien des capacités de l’océanographie opérationnelle et au développement des outils ad hoc de modélisation et d’assimilation de données.

L’objectif scientifique central de SARAL/AltiKa est en effet l’observation de phénomènes océaniques de méso-échelle (comme les très fortes instabilités du courant antarctique circumpolaire et des courants de bord ouest, ou encore les tourbillons du Gulf Stream), qui sont des phénomènes très énergétiques, de longueurs d’onde comprises entre 50 et 500 km et de périodes comprises entre quelques jours et un an. L’énergie cinétique de ces phénomènes de méso-échelle étant d’un ordre de grandeur supérieur à celle de la circulation moyenne, la description de la méso-échelle est indispensable pour comprendre la dynamique de l’océan, y compris la circulation moyenne, et ses effets sur le climat (via les interactions entre la turbulence de méso-échelle et les courants moyens). "Grâce à ces observations, nous pouvons représenter les courants marins, les modéliser et prévoir les temps océaniques comme pour la météo." explique Jacques Verron. Outre l’observation spatiale directe, des études associées de modélisation et d’assimilation de données seront aussi mises en œuvre pour mener à bien cet objectif. SARAL/AltiKa apportera également une contribution à l’étude des phénomènes de dynamique côtière, dont beaucoup sont des phénomènes de petite et moyenne échelle.
Il contribuera naturellement au suivi de l’évolution du niveau de la mer à l’échelle globale et régionale.
Enfin, il contribuera à l’océanographie opérationnelle, très demandeuse de données d’observation in situ et spatiales, qu’il permettra à terme d’étendre au domaine côtier grâce à une bonne restitution des phénomènes de dynamique côtière, un objectif renforcé depuis la mise en place du Marine core service du programme européen Copernicus par le projet MyOcean2 (dans la continuité des projets MERSEA et MyOcean1).
Les objectifs secondaires de SARAL/AltiKa sont notamment le suivi du niveau des principales surfaces d’eaux continentales (lacs, fleuves et mers fermées), l’observation des océans polaires, l’analyse et la prévision des champs de vagues, l’étude des glaces continentales et des glaces de mer, l’accès à une climatologie des faibles pluies (grâce à la sensibilité de la bande Ka aux nuages et faibles pluies, une sensibilité qui peut néanmoins être par ailleurs pénalisante) et l’amélioration des modèles couplés océan - biogéochimie marine notamment à travers l’impact de la physique de méso et subméso-échelle sur la biogéochimie.

Le Groupe mission français inclut une douzaine d’équipes métropolitaines(1) qui ont travaillé étroitement avec les équipes techniques du CNES afin de le faire aboutir. À l’échelle internationale une quarantaine d’équipes indiennes et une trentaine d’autres équipes d’autres nationalités ont été sélectionnées en relation avec le CNES et l’ISRO en vue d’une utilisation scientifique des données.

Contact scientifique
Jacques Verron, LGGE@OSUG : jacques.verron legi.grenoble-inp.fr

Cette actualité est également relayée par
– l’INSU
– le CNES : la mission Altika et le lancement du satellite SARAL
– l’UJF
– Géoazur
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