Exercice 2 : Hauteur de la surface de la mer
Les courants chauds comme le Gulf Stream connaissent d’importantes variations de hauteur de la surface de la mer ou SSH (de l'anglais « Sea Surface Height »). Avec l’aide des satellites, nous pouvons recueillir des séries chronologiques d’images qui nous permettent d’observer le comportement des courants pendant différentes périodes de temps.
Comme mentionné plus haut, la hauteur de la surface de la mer varie avec les saisons sous l’effet de la dilatation et de la contraction thermique, mais d’autres facteurs comme le vent et les marées concourent aussi à ces variations. Pour pouvoir quantifier l’amplitude des variations de hauteur de la surface de la mer, nous devons prendre un niveau de référence pour les mesures. Ce niveau de référence, qui s’appelle le « géoïde », représente la hauteur de la surface de la mer en l’absence de toutes perturbations externes. Sa forme est déterminée par la répartition de la gravité autour du monde.
|  | Illustration simplifiée des composants d’altimétrie satellite | |
L’altimétrie est la technique utilisée pour mesurer le niveau de la mer à l’aide de capteurs radar actifs que l’on appelle des altimètres. Les altimètres radar émettent des impulsions micro-ondes régulières en direction de la surface. Le signal est ensuite réfléchi et recueilli par le capteur. L’altimètre enregistre le temps employé par le faisceau émis pour revenir au capteur ainsi que la magnitude de l’impulsion.
Avec ces informations, le capteur est en mesure de calculer la hauteur de la surface de la mer en soustrayant la distance mesurée jusqu'à la surface de l’eau, de l’altitude connue de l’orbite du satellite au-dessus de l’ellipsoïde (niveau de référence). La surface de la mer peut ensuite être exprimée en termes de position par rapport au géoïde (la hauteur de la surface de la mer au-dessus du géoïde). Une valeur négative indique qu’elle est plus basse que le géoïde, une valeur positive qu’elle est plus haute que le géoïde.
Pour obtenir des résultats de bonne qualité, il est possible d’associer des données provenant de plusieurs altimètres. Une fois encore, les images composites multi-capteurs peuvent fournir un équilibre parfait entre résolution spatiale et temporelle. Les images composites mensuelles fournies pour l’exercice suivant sont des images multi-capteurs recueillies par l’altimètre Poseidon-2 de la mission Jason-1 et l’altimètre radar 2 (RA-2) d’Envisat.
Exercice avec LEOWorks
Ouvrez l'une des images de SSH (dans le fichier GulfStream.zip).
1. Examinez l’image de SSH et son échelle. Que représentent les valeurs négatives de l’échelle ? Quel est le courant océanique qui trace la « frontière » entre l’eau située sous le géoïde et celle située au-dessus de ce dernier ?
2. Regardez l’eau présentant des valeurs négatives. Pourquoi cette eau présente-t-elle des niveaux si bas par rapport à l’eau du gyre de l’Atlantique Nord ?
Réalisez maintenant une animation avec la série de données de SSH fournie, qui va de juillet 2011 à juillet 2012. Observez comment la hauteur de la surface de la mer varie tout au long de l’année.
Ouvrez Tools/Animation. Ajoutez (Add) les images et choisissez une vitesse adaptée pour l’animation.
3. Examinez la série temporelle d’images. Où trouvons-nous les hauteurs maximales dans l’Atlantique Nord ?
4. Pendant quelle saison la hauteur de la surface de la mer dans le Gulf Stream semble-t-elle diminuer ? Si une diminution de la hauteur de la mer est liée à la contraction de la colonne d’eau sous l’effet de températures basses, pourquoi n’est-elle pas plus basse au mois de décembre ?
5. Recherchez la dernière image de SSH du Gulf Stream. Comparez-la à la série temporelle fournie et décrivez les différences et / ou les similitudes que vous remarquez.
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