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H2020

SPICES — Résultat en bref

Project ID: 640161
Financé au titre de: H2020-EU.2.1.6.
Pays: Finlande
Domaine: Espace, Changement climatique et Environnement

Les satellites contribuent à prévoir les dangers liés à la formation de glace

La télédétection par satellite n’apporte que des informations d’ordre général sur la glace de mer, par exemple son étendue et sa concentration. Ces données ne sont donc pas adaptées à des activités comme la cartographie des glaces, la navigation ou l’exploration de pétrole et de gaz en mer, qui requièrent des données plus détaillées sur la dangerosité des conditions dans les zones de glace.
Les satellites contribuent à prévoir les dangers liés à la formation de glace
Le réchauffement climatique provoque la réduction de l’étendue et de l’épaisseur des banquises, ce qui augmente la surface navigable et favorise les activités d’exploration et d’exploitation de pétrole et de gaz dans l’Arctique. Cependant, il existe encore des zones de glace de mer où les conditions sont extrêmes, et il est nécessaire de les surveiller. De manière générale, les dangers liés aux glaces de mer tiennent à leur épaisseur et à leur déformation.

Le projet SPICES, financé par l’UE dans le cadre de Horizon 2020, a mis l’accent sur la détection des extrémités des zones couvertes de glace de mer et sur la génération automatisée de produits «d’avertissement sur la glace de mer». «Ces produits reposent sur un large éventail de données d’observations de la Terre (OT) collectées par les capteurs spatiaux et sur des modèles de données de prévision numérique du temps (PNT)», explique le Dr Jari Haapala, coordinateur du projet. «Nous avons également utilisé un ensemble de données de terrain sur la neige et la glace de mer, ainsi que des informations obtenues par télédétection aéroportée, dans le but de mettre au point et de valider nos produits liés à la glace de mer», ajoute-t-il.

Mesurer l’épaisseur de la glace

Des crêtes se forment à la surface de la glace de mer quand le vent et les courants océaniques poussent les glaces flottantes les unes vers les autres, ce qui est un obstacle majeur à la navigation. Ce phénomène est détecté automatiquement grâce aux images satellites. Les partenaires du projet ont développé un nouvel algorithme pour détecter le niveau de ces crêtes à partir des images des radars à synthèse d’ouverture (RSO) qui se révèle être un paramètre nouveau important pour la navigation dans les glaces.

Le satellite CryoSat-2 de l’Agence spatiale européenne a été conçu pour contribuer à la recherche sur le climat. Mais les scientifiques ont démontré que les données de trajectoire quotidienne sur l’épaisseur de la glace de mer peuvent aussi être utilisées pour détecter les phénomènes extrêmes au niveau de la couverture des glaces de mer. «Nous avons mis au point un nouveau produit pour évaluer les modifications régionales de l’épaisseur de la glace avec une résolution quotidienne, ainsi que pour détecter les couches de glace épaisses avec une haute résolution», déclare le Dr Haapala.

Aux marges de la superficie glacée, là où se fait la transition entre la glace et la mer, les vagues de l’océan forment ce que l’on appelle une zone de «glace en crêpes», qui présente des bords plus élevés. SPICES est parvenu à mettre à profit de nouvelles données de terrain pour développer des algorithmes permettant de détecter les blocs de glace en crêpes, qui peuvent être poussés par les vagues vers les banquises où ils s’entassent et gèlent, ce qui augmente encore leur épaisseur.

Nouvelles techniques de cartographie

Les chercheurs ont également eu recours aux données des RSO de Sentinel-1 pour mettre au point une nouvelle méthode de cartographie de l’étendue de la banquise côtière, zone de glace qui recouvre la mer mais est «fixée» au littoral de l’Arctique. En outre, les scientifiques ont amélioré l’utilisation de MERIS, un spectromètre imageur de résolution moyenne et des capteurs Ocean Land Colour Instrument pour détecter la variabilité inter-annuelle et régionale de l’albédo de la banquise (sa capacité à réfléchir la lumière du soleil qui, sans cela, serait absorbée et provoquerait un réchauffement) et des bassins de fonte.

Enfin, les chercheurs ont intégré ces produits liés à la glace de mer dans leurs modèles de prévision. «Les expériences numériques réalisées à partir des modèles de prévisions saisonnières du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF) suggèrent que l’utilisation des observations sur l’épaisseur des glaces de mer permet d’obtenir des prévisions saisonnières plus précises pour les années présentant des étés avec des étendues de glace de mer extrêmement réduites», souligne le Dr Haapala.

Ces produits sont susceptibles d’être intégrés aux chaines de services opérationnels de l’OSI SAF (Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility), des services nationaux relatifs aux glaces, et des services maritimes de Copernicus par le biais de l’Organisation européenne pour l’exploitation des satellites météorologiques.

Le Dr Haapala estime que les services de prévisions saisonnières des glaces de mer constituent un marché potentiel important. «Ces services pourraient dépendre d’un partenariat entre le ECMWF et les centres de prévision nationaux ou des entreprises privées: le ECMWF fournirait des prévisions à l’échelle internationale tandis que les institutions scientifiques et les PME proposeraient des produits et des services sur mesure aux clients», conclut-il.

Mots-clés

SPICES, glace de mer, océans polaires, Sentinel, CryoSat, classification des glaces de mer, épaisseur des glaces, albédo, prévisions saisonnières