Les pôles et le changement climatique vus du ciel

CryoSat en orbite
9 mars 2007

L’année polaire internationale 2007/2008 met à l’honneur l’étude des pôles, à la fois acteurs et baromètres du changement climatique actuel. Depuis près de 20 ans, les satellites européens jouent un rôle crucial dans ces travaux. Une journée leur sera consacrée à Toulouse le 15 mars.

Les calottes polaires jouent un rôle majeur dans la régulation du climat global. Leur blancheur les amène à réfléchir une grande quantité du rayonnement solaire qui les frappe et donc à emmagasiner moins de chaleur. Si la glace fond, la réflectivité de la région affectée diminue et donc sa température augmente ce qui favorise à son tour la fonte des glaces et l’élévation généralisée de la température.

Les eaux de surfaces rayonnent de fortes quantités de chaleur pendant la nuit. Les glaces dérivantes régulent ce phénomène en isolant l’eau qu’elles recouvrent. Leur diminution, voire leur disparition, favorise donc un réchauffement de la surface des océans.

Enfin, les calottes polaires sont d’immenses réservoirs d’eau douce dont la libération dans les océans peut avoir d’importantes répercussions sur la circulation océanique globale qui assure l’équilibre des climats.

Dans les régions polaires, le réchauffement climatique peut donc amorcer des réactions en chaîne capables de déboucher sur un réel emballement de la machine climatique.

Vigies en orbite

Larsen-B Ice Shelf
La banquise Larsen B

Régions les plus inaccessibles du globe, l’Arctique et l’Antarctique sont survolés plusieurs fois par jour par les satellites d’observation de l’ESA et d’Eumetsat, ainsi que par ceux d’autres agences spatiales et météorologiques du monde entier. Les radars des satellites européens ERS puis Envisat ont permis de suivre l’évolution des calottes polaires, des banquises et des glaces dérivantes, et ces données sont venu alimenter les modèles océanographiques et climatologiques au même titre que leurs mesures sur la température à la surface des océans, la hauteur des vagues et la direction des courants marins ou du vent.

En quelques décennies, les satellites sont ainsi devenu des outils irremplaçables pour veille sur l’évolution de la planète et de son climat.

Forte de cette prise de conscience qui dépasse largement le seul cercle scientifique, l’ESA a mis sur pied le programme « Living Planet » en 1999, avec un volet scientifique, les « Earth Explorers » et un volet opérationnel « Earth Watch » qui regroupe les satellites météorologiques Météosat et MetOp ainsi que le programme GMES de veille globale pour l’environnement et la sécurité (GMES) avec l’Union Européenne.

De CryoSat à CryoSat 2

CryoSat in the clean room: the absorbing wall
Le tout premier Cryosat

Signe des priorités, le satellite CryoSat, le tout premier « Earth Explorer », avait pour mission la première mesure systématique des variations interannuelles de l’épaisseur des calottes polaires pour en déduire la quantité d’eau douce libérée chaque année dans les océans. En effet, avant lui, les estimations sur la fonte des banquises ne sont basées que sur la réduction de leur superficie, pas de leur épaisseur qui reste largement inconnue.

« En fait nous ne mesurerons pas directement l’épaisseur de la banquise » explique Richard Francis, directeur du programme CryoSat 2 à l’ESA, « Nous mesurerons la distance entre la surface supérieure de la glace et le niveau de la mer et le principe d’Archimède nous permettra d’en déduire une estimation de son épaisseur totale. Nous mesurerons également les variations d’altitude - et donc d’épaisseur – des glaces continentales ».

Malheureusement, CryoSat a été perdu lors de son lancement le 8 octobre 2005. Un second modèle est aujourd’hui en construction pour un lancement en 2009.

Comme son prédécesseur, CryoSat 2 est construit sous maîtrise d’œuvre Astrium sera équipé d’un radar altimètre interféromètre Siral, réalisé par Alcatel Alenia Space à Toulouse.

Très compact puisqu’il ne pèse que 90 kg, ce radar à synthèse d’ouverture combine trois modes de mesures pour cartographier les glaces continentales ou maritimes, les glaces dérivantes et les transitions au relief marqué, notamment entre banquise et continent.

Journée spéciale, le 15 mars à Toulouse

CryoSat 2's Siral 2 radar interferometer
Le radar Siral 2

Pour évoquer les attentes de la communauté scientifique à l’égard de CryoSat 2 ainsi que les autres apports du satellite à la connaissance et la compréhension du climat, le maître d’œuvre industriel du radar Siral 2, Alcatel Alenia Space, organise en partenariat avec l’ESA une journée presse à Toulouse le 15 mars.

Ce rendez-vous sera également l’occasion d’évoquer l’apport des autres programmes européens liés à la veille climatique dans lesquels l’industriel est impliqué, comme Jason, MetOp ou Envisat.

Invité spécial, l’explorateur Jean-Louis Etienne viendra commenter le rôle vital de l’écosystème polaire pour l’équilibre de la planète, et signera un accord de parrainage du radar Siral 2.

Les données collectées par Siral 2 auront un profond impact sur les scénarios d’évolution des climats. « Nous disposons déjà de mesures d’épaisseur de la banquise arctique effectuées par les sous-marins nucléaires et par des moyens radars aéroportés » relève Richard Francis « Elles montrent un amincissement au cours des années, mais elles sont bien trop partielles dans le temps et dans l’espace pour confirmer une tendance générale ».

Toutefois, si le rétrécissement de la banquise arctique se poursuit au rythme actuel, elle pourrait disparaître totalement en été à l’horizon de 2050.

Du dirigeable au satellite

The EMbird instrument will measure ice thickness.
Principe de fonctionnement du système EMbird

Un an avant le lancement de CryoSat 2 et Siral 2, Jean-Louis Etienne survolera lui aussi la calotte polaire arctique avec un radar capable de mesurer l’épaisseur des glaces. A bord d’un dirigeable de 55 m de long, le « Pole Airship », il partira de Tromsø, au nord de la Norvège, en avril 2008. Il survolera la Mer de Barents à destination de l’archipel des Svalbard puis vers le pôle. Après avoir effectué plusieurs aller-retour entre 85°N et 90°N dans différentes directions, le dirigeable poursuivra vers le pôle magnétique et la Mer de Beaufort avant de rallier l’Alaska en mai, après un périple de 10 000 km.

Le dirigeable emportera sous une nacelle l’EMbird, un instrument conçu par l’institut polaire allemand Alfred Wegener et qui comporte un télémètre laser pour mesurer la distance à la surface supérieure de la banquise ainsi qu’un émetteur basse fréquence pour mesurer la distance à la surface inférieure. La différence entre les deux indiquera l’épaisseur locale de la banquise.

Monté sous un hélicoptère, l’EMbird a déjà été utilisé par l’ESA dans le cadre de campagnes d’étalonnage préparatoires à CryoSat.

Le « Pole Airship » ne sera que le 3e dirigeable à s’aventurer dans ces régions, après le « Norge » de l’explorateur Roald Amundsen en 1926, et « l’Italia » de l’ingénieur Umberto Nobile, déjà concepteur du « Norge ». Amundsen disparaîtra dans un accident d’avion en tentant de porter secours à son ami Nobile, après le naufrage de « l’Italia » sur le chemin du retour.

Quatre-vingts ans plus tard, l’aventure est relancée. Les dizaines de milliers de mesures que ramènera le « Pole Airship » aideront à l’étalonnage des mesures de Siral 2, qui effectuera à bord de CryoSat 2 des parcours similaires à celui du dirigeable... toutes les 90 minutes !

Les représentants des médias qui souhaiteraient assister à la journée sur « le rôle des système spatiaux dans l’étude du changement climatique », organisée le 15 mars à Toulouse, sont invités à remplir le formulaire ci-dessous.

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Sandrine Bielecki
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Les pôles et le changement climatique vus du ciel
Journée presse – Jeudi 15 mars 2007 – 12h00/17h00
Alcatel Alenia Space – 26, avenue Champollion – Toulouse

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