Introduction

L’Océan couvre près de 70% de la surface de la Terre. Il est encore finalement très peu connu malgré l’abondance des êtres vivants qui y vivent et l’importance de ses écosystèmes sur nos écosystèmes terrestres.

L’année 2023 marque la dixième année d’évaluation des stocks de planctons à l’aide du Satellite Lidar. Dans le contexte de dérèglement climatique, les écosystèmes océaniques subissent énormément de pression amenant à d’important facteurs de stress environnementaux. La compréhension de ces changements nécessite un réseau mondial d’observation afin de modéliser de manière efficace ces modifications. Lors de la lecture de cet article, vous en apprendrez plus sur satellite Lidar terrestre ayant des capacités d’observations de l’Océan, ses applications et le projet CALIGOLA [3-4].

Utilisation actuelle du satellite Lidar et ses applications potentielles

La mesure des couleurs de l’Océan par satellite a permis d’approfondir nos connaissances de ce large écosystème et de son lien avec d’autres écosystèmes terrestres. Ces satellites Lidar permettent de donner diverses informations sur le plancton (Voir « Pour aller plus loin » [1]) mais également de distinguer les constituants de l’eau dans les zones dynamiques comme les côtes. 

Le Lidar océanique a commencé avec le Cloud-Aerosol Lidar (CALIOP), instrument initialement prévu pour les observations terrestres. Cependant, il a permis de donner des informations sur la couche de surface de l’Océan. La mesure réalisée est active donc il est possible d’avoir des informations en continu sans être limité par les périodes de jour et nuit (figure 1A et 1B). De ce fait, il est possible d’avoir des données sur les écosystèmes polaires, les plus touchés par le réchauffement climatique. Pour ce satellite, étant donné que les nuages et l’atmosphère sont compris dans la plage des couleurs de l’Océan, il n’y a pas de problèmes pour son observation en cas de couverture nuageuse, ce qui est souvent le cas dans les zones polaires par exemple. 

Des observations au niveau mondial et répétées de l’Océan en profondeur permettrait de connaître les distributions de plancton et les échanges de matières. La grande force des satellite Lidar est leur capacité à observer les écosystèmes océaniques en trois dimensions. Le Lidar permet de réduire des incertitudes quant au stock de plantons et de donner des informations sur les réponses au stress de ces stocks et de l’Océan. Il est important que les instruments de mesure puissent utiliser différentes technologies pour une observation multidimensionnelle des écosystèmes aquatiques.  

Le satellite Lidar a de nombreuses applications, telles que la bathymétrie, la cartographie submergée de la végétation marine, l’évaluation de la qualité de l’eau ou encore la détection d’huile en surface. 

A venir 

Le progrès dans l’observation de l’Océan permet de se rendre compte de l’importance de sensibiliser aux écosystèmes océaniques et d’améliorer ces observations. L’ASI (Agenzia Spatiale Italiana) et la NASA (National Aeronautics and Space Administration) ont prévu d’utiliser CALIGOLA, qui a l’avantage de pouvoir être développés et lancés rapidement. Cet instrument est encore en phase de conception donc son architecture détaillée n’est pas finalisée. Cependant, il utilisera 3 longueurs d’ondes différentes : 354.71 nm, 532.05 nm et 1064.10 nm, avec des émissions de 50 à 100 pulses par seconde. Les 2 premières longueurs d’ondes sont les longueurs critiques pénétrants l’Océan et Il est prévu que les capteurs aient une résolution inférieure à 1m. 

Conclusion 

Le but de ces technologies est d’améliorer notre connaissance des écosystèmes océaniques et de leurs processus écologiques et biogéochimiques. Ces données obtenues par satellite Lidar sont complémentaires d’autres données, impliquant des mesures de polarimétrie et de couleurs de l’Océan. L’ère du Satellite Lidar pour des applications océaniques doit son existence à CALIOP, un satellite Lidar terrestre, qui a permis de faire évoluer les données que nous souhaitons obtenir à l’avenir, notamment grâce au lancement prochain de CALIGOLA. L’accès à des logiciels opensource pourrait faciliter les traitements de données afin de faciliter l’augmentation de ces écosystèmes océaniques, si important pour l’Homme [4].

Pour aller plus loin

[1] : FLORA VINCENT et CHRIS BOWLER, 2023. Quand l’expédition Tara Océans explore la diversité du plancton. [en ligne]. 18 mars 2023. Disponible à l’adresse : https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/expedition-tara-oceans-plancton/

[2] : ASI, CALIGOLA MISSION. [en ligne]. Disponible à l’adresse : https://www.asi.it/en/earth-science/caligola-mission/

[3] : BEHRENFELD, LORENZONI, HU, BISSON, HOSTETLER, DI GIROLAMO, DIONISI, LONGO, et ZOFFOLI, 2023. Satellite Lidar Measurements as a Critical New Global Ocean Climate Record [en ligne]. [Consulté le 2 janvier 2024]. Disponible à l’adresse : https://www.mdpi.com/2072-4292/15/23/5567

[4] : MAUD FONTENOY, 2021. La mer au secours de la terre. Belin. ISBN 978-2-410-02425-8.

Sources

[3] : BEHRENFELD, LORENZONI, HU, BISSON, HOSTETLER, DI GIROLAMO, DIONISI, LONGO, et ZOFFOLI, 2023. Satellite Lidar Measurements as a Critical New Global Ocean Climate Record [en ligne]. [Consulté le 2 janvier 2024]. Disponible à l’adresse : https://www.mdpi.com/2072-4292/15/23/5567