Océans, Glaces,Eaux Continentales et Satellites

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Eveline Lefebvre
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1 Océans, Glaces,Eaux Continentales et Satellites Anny Cazenave, LEGOS, Toulouse «Journée e Christian Le Provost» St Brieuc 22 octobre 2010

des océans depuis l espace + Flotteurs profilants

2 L observation spatiale en complément des mesures in situ 2 Principales routes maritimes L observation des océans depuis l espace + Flotteurs profilants Argo Couverture de l océan en quelques jours seulement

3 Circulation océanique complexe Echanges avec l

variations des propriétés de l eau (température,

convection Vents entraînent l eau en surface

sens de rotation des grands courants dans les

3 3 Circulation océanique complexe Echanges avec l atmosphère (flux de masse et de chaleur) : variations des propriétés de l eau (température, pression, salinité) circulation profonde et convection Vents entraînent l eau en surface courants de surface Rotation de la Terre +Gravité sens de rotation des grands courants dans les bassins océaniques circulation géostrophique circulation verticale, marées

4 4 L océan et le climat Rôle régulateur r de l ocl océan: Emmagasine, transporte et redistribue la chaleur du système climatique Dynamique plus lente que l atmosphl atmosphère mémoire moire à long terme Puits pour le carbone «anthropique»

5 Océans: mesures depuis l espacel 5 Quelques exemples Température de surface : Microondes passives (satellites météo, ERS, Envisat, ) Salinité de surface : Radiométrie/interférométrie (SMOS) Hauteur et spectre des vagues : Altimétrie (ERS, Envisat) Imagerie Radar (ERS, Envisat, RadarSat-1/2/3) Couleur de l eau (phytoplacton): Imagerie multispectrale (SeaWIFS, MODIS, ADEOS-2, ENVISAT) Surface moyenne (géoide) : Altimétrie; Gravimétrie spatiale (GRACE, GOCE).Topographie de surface de l océan courants, El Nino, niveau de la mer Altimétrie spatiale (TOPEX/POSEIDON, ERS, GFO, ENVISAT, JASON-1, JASON-2, Altika)

6 Altimétrie trie spatiale Mesure de la hauteur instantanée de la mer avec une précision de 1 à 2 cm aujourd hui! 6 Temps de revisite : 10 jours

7 Seasat 1978 Geosat Missions d altimétrie trie spatiale 1985 ERS-1/2 1991; 1995 Altimétrie de haute précision Début de l océanographie spatiale Topex 1992 Jason-1 1 m Erreur d orbite Erreur instrumentale 2001 Envisat 2002 Jason-2 10 cm 2008 Seasat Topex Jason

8 8 Application climatique: Hausse du niveau de la mer

Evolution du niveau de la mer depuis le dernier maximum glaciaire (- 20 000 ans) Milliers d années

9 Evolution du niveau de la mer depuis le dernier maximum glaciaire ( ans) Milliers d années Présent Milliers d années Présent 2 derniers millénaires : < 0.7 mm/an Fleming et al., 1998; Milne et al., 2005

10 Marégraphie (20 ème siècle) Hausse: 1.7 +/- 0.4 mm/an Altimétrie spatiale (2 dernières décennies) Hausse: 3.4 +/- 0.4 mm/an > 10

11 cm Altimetry-derived global mean sea level Univ. Colorado ; Rate 3.36 mm/yr GSFC/NASA; Rate 3.25 mm/yr CLS-LEGOS, Rate 3.31 mm/yr Uncertainty : mm/yr Topex/Poseidon Jason-1, Jason-2

12 Hausse actuelle du niveau de la mer : pas uniforme! Variabilité régionale des vitesses de variation du niveau de la mer ( ) LEGOS > 12

13 2 causes principales -Dilatation thermique de ll océan l océan se se réchauffe, r l eau se se dilate et et la la mer monte - Apports d eau d douce (fonte des glaces + eaux continentales)

bouées dérivantesd flotteurs profilants de

14 Mesures de la température de l ocl océan sondes (navires marchands et océanographiques) mouillages bouées dérivantesd flotteurs profilants de sub-surface surface Système Argo F jusqu à ~ 2003 depuis ~2003

15 Contenu thermique (10 22 J) Bilan thermique du système climatique (50 dernières années) 15 Océans H = C p M o T Evolution du contenu thermique de l océan depuis Terres émergées Atmosphère ~ 80% de la chaleur accumulée e dans le système climatique depuis 50 ans est contenue dans l ocl océan 15 Levitus et al., 2009

16 Niveau moyen global de la mer ( ) Observé par altimétrie trie spatiale Hausse: 3.3 mm/an Fonte des glaces: ~2 mm/an? Données de Levitus et al. (2009) Données Argo Expansion thermique de l ocl océan Hausse moyenne( ): mm/an

17 Variabilité régionale des vitesses de variation du niveau de la mer.( ) Observations -altimétrie spatiale- (tendance uniforme de 3.3 mm/an retirée) Variabilité régionale de l expansion thermique (mesures in situ de température de l océan; d après Levitus et al. 2009) 17 Source: LEGOS Llovel et al (2010)

18 Effet de la fonte des glaces continentales sur le niveau de la mer? Groenland Glacier Columbia (Alaska) Antarctique

Contribution de la fonte des glaciers à la hausse du niveau de la mer Perte annuelle de glace par fonte des glaciers (milliards de tonnes/an) 1900 Présent 0.

19 Contribution de la fonte des glaciers à la hausse du niveau de la mer Perte annuelle de glace par fonte des glaciers (milliards de tonnes/an) 1900 Présent 0.8 +/- 0.4 mm/yr Fonte des glaciers de montagne: ~ 300 milliards de tonnes par an Hausse du niveau de la mer de ~0.8 mm par an Depuis 2003 accélération de la fonte

20 Calottes polaires Antarctique Groenland Bilan de masse?

21 IceSat (2003) Altimétrie Radar et Laser Calotte polaire Variation de l altitude de la calotte

22 Interférométrie Radar Groenland

23 Gravimétrie spatiale: mission GRACE (2002- ) redistribution des masses

24 GRACE mesure la dimunition des glaces du Groenland et de l Antarctique Satellites GRACE Groenland Perte de masse depuis 2002 Antarctique /- 33 Gt/an +0.6 mm/an /- 73 Gt/an mm/an Llovel et al., 2010

25 Source: I. Velicogna (GRL, 2009) Perte de masse de glace au Groenland d après GRACE Perte moyenne de masse ( ): /- 33 milliards tonnes/an (+0.64 mm/an hausse niveau mer)

26 Perte annuelle de masse de glace au Groenland Gt/an -100 Gt/an -200 Altimetrie InSAR GRACE 200 Gt/an -300 Contribution à la hausse du niveau de la mer: : ~ 0.2 mm/an : ~ 0.6 mm/an 300 Gt/an

27 Perte annuelle de masse de glace en Antarctique Gt/an Altimetrie InSAR GRACE Contribution à la hausse du niveau de la mer: : ~ 0.2 mm/an : ~ 0.4 mm/an

28 Mission GRACE Cycle de l eau Variations du volume d eau dans les bassins fluviaux d après GRACE ( )

29 Variation du volume d eau dans les grands bassins fluviaux d après GRACE (km 3 /an) Gain d eau dans les bassins Bilan total : /- 30 km 3 /an Perte d eau dans Les bassins Legos

30 Detrended global mean sea level Land water storage from the ISBA-TRIP model Sea level data from GSFC (Beckley et al.) Sea level data from CLS (Ablain et al.) Llovel et al., 2010

31 Observation du niveau absolu de la mer par altimétrie trie spatiale et estimation des contributions climatiques Hausse en mm par an 3 mm/an Glaces Bilan Total climat Hausse observée par les satellites 2 mm/an Antarct. + Groenland Océan 1 mm/an Glaciers Eaux Terrestres Cazenave&llovel, 2010

32 Et pour les prochaines décennies? d cennies?

33 Hausse future du niveau de la mer Grande inconnue: comportement des calottes polaires Vermeer and Rahmstorf, 2009 Rahmstorf, m par rapport à Projections Grinsted et al., 2009? Observations Marégraphie Aujourd hui Altimétrie Projections GIEC 2007 (modèles climatiques)

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