Éléments océaniques

Contexte général

L'analyse des éléments océaniques comprend la détermination de la direction et de la force des courants, l'amplitude et la direction des vents de surface, la mesure de la température de la surface de la mer et l'exploration des interactions entre l'océan et l'atmosphère. La reconnaissance des courants, de la vitesse des vents, des marées, des signes de tempêtes et de la hauteur des vagues peut faciliter la planification de trajet pour les navires. La modélisation du fond des océans facilite les activités de planification d'extraction des ressources.

Les modèles de circulation océanique peuvent être déterminés par l'analyse des éléments d'échelle moyenne, tels que les remous et les vagues de gravité. Cette connaissance est utilisée pour la modélisation du climat terrestre, pour le suivi de la pollution, pour la navigation, et pour les planifications d'opérations au large.

Pourquoi la télédétection?

La télédétection offre différentes méthodes d'acquisition d'information sur les océans et les régions côtières. Les scattéromètres mesurent la vitesse et la direction du vent, les altimètres mesurent la hauteur des vagues et déterminent la vitesse du vent. Le RSO est sensible aux variations spatiales des formes de rugosité de surface créées par l'interaction entre l'océan et l'atmosphère, alors que les radiomètres actifs et les sondes micro-ondes recueillent des données sur la température de la surface océanique. Des données recueillies par des bouées peuvent être combinées avec les données de télédétection pour produire une carte-image qui fournit des informations comme la structure d'un ouragan, avec la vitesse et la direction du vent et la hauteur des vagues. Cette information peut être utile pour les activités de constructions au large, pour la surveillance des activités de pêche et pour les opérations de prévisions des tempêtes.

Exigences des données

Pour l'information générale sur l'état de la mer (vagues, courants, vents), les données sont valables seulement si elles sont reçues au moment même où ces conditions sont présentes. La prévision et la planification de routes de navigation requièrent des données en temps réel, ce qui nécessite une liaison de transmission rapide des données dans les deux sens pour une communication efficace entre le centre de prévision et l'utilisateur.

La détection du signal de la surface océanique par les RSO nécessite certaines conditions de vitesse de vent. À de faibles vitesses de vent ( 2-3 m/s), le RSO n'est pas assez sensible pour détecter le fouillis océanique. À des vitesses de vent très élevées (plus que 14 m/s) le fouillis océanique masque les éléments de surface. L'intensité de la rétrodiffusion varie en fonction de l'angle d'incidence et de la longueur d'onde du radar, en plus des conditions de la mer au moment de l'acquisition. Le principal mécanisme de diffusion observé sur les images de la surface des océans est la diffusion de Bragg. Ce phénomène résulte de l'effet des vagues de courte longueur d'onde qui se propagent à la surface et qui créent des patrons qui varient spatialement. Les vagues de surface qui produisent la diffusion de Bragg sont de la longueur d'onde utilisée par RADARSAT (5,3 cm). Ces petites vagues de surface sont généralement formées en réponse au stress du vent sur la couche supérieure de l'océan. La modulation des petites vagues de surface peut être causée par les longues vagues gravitationnelles, la variabilité de la vitesse du vent et les courants de surface associés aux processus océaniques de surface tels que les remous, les fronts, et les vagues internes. Les formes de rugosité de surface variant spatialement sont le résultat de ces conditions et sont perceptibles sur les images RSO.

Étude de cas

Les vagues internes se forment entre les couches d'eau de différentes densités d'eau, qui sont associées à des cisaillements de vélocité, (c.-à-d. où l'eau au-dessus et au-dessous de l'interface bouge en directions opposées ou dans la même direction, mais à des vitesses différentes). Les oscillations peuvent se produire si l'eau est déplacée verticalement, ce qui produit une vague interne. Les vagues internes se produisent généralement à des échelles variées et sont des phénomènes communs dans l'océan. Les vagues internes les plus importantes sont celles qui sont associées à des oscillations de marées le long des marges continentales. Les vagues internes sont assez longues pour être détectées sur une image satellitaire. Sur cette image, les vagues internes se manifestent à la surface de l'océan comme des patrons répétitifs curvilignes de bandes foncées et pâles, et se situent à quelques kilomètres à l'est du détroit de Gibraltar qui joint l'océan Atlantique et la mer Méditerranée. De grandes quantités d'eau de l'océan Atlantique pénètre dans la mer Méditerranée durant la marée haute et les tempêtes.

Mais qu'est ce que c'est que ces machins et comment RADARSAT peut-il les voir?

La réponse est...

Cette image RADARSAT de la mer du Labrador nous montre une série de "taches" formées à la surface de l'océan par des conditions atmosphériques inhabituelles. Bien que le rayonnement radar en tant que tel ne soit pas affecté par l'atmosphère, il peut détecter les changements produits à la surface de l'océan par des phénomènes atmosphériques comme une cellule de basse pression (A), des vagues de gravité atmosphériques (B) et une zone de courants atmosphériques ascendants et descendants (C). Dans chaque cas, lorsque les masses d'air descendant réduisent les vagues, la rétrodiffusion radar est réduite (tons plus foncés). Par contre, les masses d'air ascendant produisent des vents de surface qui entraînent une augmentation de la hauteur des vagues, la rétrodiffusion radar est augmentée (tons plus brillants).