Couleur de l'océan

La couleur de l'océan est une des caractéristiques des eaux des océans qui est mesurée de manière quotidienne à l'échelle de la planète par des instruments embarqués sur des satellites artificiels circulant généralement sur une orbite basse. Ce terme est utilisé pour désigner plus spécifiquement la luminance spectrale de la lumière réfléchie par les couches superficielles (jusqu'à quelques dizaines de mètres de profondeur) des océans. Cette couleur (longueur d'ondes) fournit des informations sur la densité et les caractéristiques des corps en suspension ou dissous dans l'eau. S'ils sont peu présents l'eau est bleue mais elle devient verte lorsque les organismes marins de très petite taille, le phytoplancton, abonde du fait de la présence de chlorophylle. Elle prend une couleur jaune à marron lorsque les eaux sont chargées en sédiments marins déversés par les fleuves. Cette caractéristique permet de quantifier de manière indirecte la richesse halieutique, le cycle du carbone océanique et le degré de pollution marine.

Carte de la couleur des océans cumulant sur une année les mesures de concentration de phytoplancton : faible lorsque la couleur est bleue ou pourpre et élevée lorsque cette couleur est rouge ou orange. Cette carte a été réalisée à partir des mesures effectuées par l'instrument VIIRS du satellite Suomi NPP.

Importance de la couleur de l'océan

En fournissant les caractéristiques, la répartition et les fluctuations spatio-temporelles du phytoplancton la couleur de l'océan présente un grand intérêt à trois titres. Le phytoplancton constitue le début de la chaine alimentaire océanique. La quantité de poissons présents dépend directement de sa concentration. Le phytoplancton joue également un rôle central dans le cycle du carbone océanique en constituant une pompe biologique : il absorbe le dioxyde de carbone présent dans l'océan. Il constitue à ce titre un puits de carbone qui contribue à réduire la quantité de gaz à effet de serre présent dans l'atmosphère. La compréhension et la quantification de ce processus dans le contexte du changement climatique constitue un objet de recherche particulièrement important pour la définition du modèle climatique. Enfin la densité du phytoplancton est un indicateur permettant de mesurer la pollution marine[1].

Méthode de mesure de la couleur de l'océan

Les instruments de mesure de type radiomètre embarqués à bord de satellites d'observation de la Terre sont particulièrement bien adaptés pour collecter à l'échelle de la planète la couleur des océans. Le premier instrument destiné à effectuer ce type de mesure était CZCS embarqué à bord du satellite météorologique Nimbus 7 de la NASA qui a été placé en orbite en 1979. Depuis cette date de nombreux instruments ont été lancés dans l'espace et permettent d'effectuer des mesures avec une périodicité quotidienne[2].

Missions spatiales emportant un instrument de mesure de la couleur de l'océan

Courant 2024 19 satellites d'observation de la Terre emportant des instruments destinés à mesurer la couleur de l'océan ont été placés en orbite. La majorité d'entre eux sont toujours opérationnels en 2024. Tout sauf un circulent sur une orbite basse. Certains d'entre eux, comme PACE, sont entièrement dédiés à la mesure de la couleur de l'océan.

Instruments de mesure de la couleur de l'océan placés en orbite (maj février2024)[3]
Satellite	Agence spatiale	Instrument	Date début (date fin)	Bandes spectrales	Résolution spatiale	Autre spécification
Landsat-8 et 9	NASA et USGS	OLI et OLI-2	2013 et 2020	4 bandes en visible	30 mètres	couverture globale en 16 jours
Sentinel-2 A et B	ESA	MSI	2015 et 2017	4 bandes en visible	10 mètres	couverture globale en 10 jours 5 jours pour la constellation
EnMAP	DLR	EnMAP	2017	> 250 bandes spectrales en visible et infrarouge	30 mètres	couverture globale en 4 jours
Geo-Kompsat 2B	KARI	GOCI-II	2019	1 bande ultraviolet, 8 bandes en visible	1 km en global, 250 mètres localement	satellite géostationnaire stationné au dessus de l'Asie du Sud-Est
Nimbus-7	NASA	CZCS	1978 (1986)	5 bandes en visible	1000 mètres	couverture régionale
ADEOS	NASDA	OCTS	1996 (1997)	8 bandes en visible	1000 mètres	couverture globale en 3 jours
Orbview-2	NASA/Orbital	SeaWiFS	1997 (2010)	8 bandes en visible	1000 mètres	couverture globale en
Terra et Aqua	NASA	MODIS	1999, 2002	9 bandes en visible	1000 mètres	couverture globale en
Envisat	ESA	MERIS	2002 (2012)	8 bandes en visible	350 mètres en local 1000 mètres en global	couverture globale en 3 jours
Suomi NPP, JPSS-1	NOAA/NASA	VIIRS	2012, 2017	5 bandes en visible	750 mètres	couverture globale en 2 jours
Sentinel 3A, 3B	ESA	OLCI	2016, 2018	8 bandes en visible	eaux côtières 350 mètres océan 1000 mètres	couverture globale en 4 jours 2 jours pour la constellation
Oceansat-3	ISRO	OCM-3	2018	8 bandes en visible	360 mètres	couverture globale en 2 jours
GCOM-C	JAXA	SGLI	2018	6 bandes en visible et une en ultraviolet	eaux côtières 250 mètres océan 1000 mètres	couverture globale en jours, 2 bandes spectrales polarisées
PACE	NASA	OCI	2024	> 100 bandes spectrales de l'ultraviolet au proche infrarouge	1000 mètres	couverture globale en 2 jours

Références

Combinaison multi-capteurs de données de couleur de l’eau : application en océanographie opérationnelle, p. 27-37
Martin Desruisseaux, Michel Petit, L. Gardel et Antonio González Ramos, « Des phénomènes physiques aux paramètres océanographiques », PériodiqueX, vol. 341,‎ 13 2099, p. 11-37 (lire en ligne)
(en) P Jeremy Werdell et Charles R McClain, « Satellite Remote Sensing: Ocean Color☆ », Encyclopedia of Ocean Sciences, vol. x,‎ janvier 2018, p. 443-455 (DOI http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-409548-9.10817-6, lire en ligne)

Sources

Claire Pottier, Combinaison multi-capteurs de données de couleur de l’eau : application en océanographie opérationnelle, HAL Open Science, 2006, 329 p. (lire en ligne) — Thèse sur les applications des mesures de la couleur de l'eau.

Voir aussi

Articles connexes

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[1] Combinaison multi-capteurs de données de couleur de l’eau : application en océanographie opérationnelle, p. 27-37

[2] Martin Desruisseaux, Michel Petit, L. Gardel et Antonio González Ramos, « Des phénomènes physiques aux paramètres océanographiques », PériodiqueX, vol. 341,‎ 13 2099, p. 11-37 (lire en ligne)

[3] (en) P Jeremy Werdell et Charles R McClain, « Satellite Remote Sensing: Ocean Color☆ », Encyclopedia of Ocean Sciences, vol. x,‎ janvier 2018, p. 443-455 (DOI http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-409548-9.10817-6, lire en ligne)