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19 janvier 2017 4 19 /01 /janvier /2017 19:09

 

Vendée Globe - Arrivée - Sables d'Olonne - Armel Le Cléac'h - Alex Thomson - Sentinel-2A - Copernicus - ESA - Satellite

Retour sur la terre ferme : les Sables d’Olonne vus par le satellite européen Sentinel 2-A
le 23 décembre 2016 à 11h04 UTC. Crédit image : ESA / Copernicus / Commission européenne

 

Retour au bercail

C’est aujourd’hui aux Sables d’Olonne que se termine un superbe duel entre deux grands marins, un breton et un gallois.

Au final, C’est Armel Le Cléac’h qui emporte le Vendée Globe 2016 après 74 jours de course. Son voilier « Banque Populaire VIII » a franchi la ligne d’arrivée vers 16h30. Il a ensuite remonté le chenal d’entrée des Sables d’Olonnes avant de rejoindre la terre ferme en fin de journée.

 

Boss : 8 heures ?

Le français précède de peu Alex Thomson sur « Hugo Boss », à environ 105 milles nautiques (un peu moins de 200 km soit une douzaine d’heures de retard). Dans un mouchoir de poche, les deux skippers sont en tête de la course depuis plusieurs semaines et Jérémie Beyou sur « Maître Coq » (à 550 milles nautiques le 20 janvier au matin) devrait occuper la troisième place du podium.

Le vainqueur a parcouru 27455 milles nautiques (soit près de 50850 km) en exactement 74 jours 3 heures et 35 minutes. Presque 4 jours de moins (3 jours 22 heures 41 minutes) que François Gabart, le vainqueur de la précédente édition en 2013.

 

Comme un navire avec des ailes…

Il est vrai qu’Armel Le Cléac’h et Alex Thomson, comme 5 autres skippers, ont choisi de miser sur des monocoques équipés de foils, l’innovation technologique de ce Vendée globe. Un pari gagnant : les 4 premiers de la course ont fait le même choix. Sur les 11 qui ont abandonné, seulement deux étaient des foilers. Les bateaux moustachus vont certainement se multiplier…

Pour cette 8ème édition du Vendée Globe, Armel Le Cléac’h est également le premier skipper à terminer trois Vendée Globe, après avoir fini deux fois deuxième (en 2008 et 2012).

 

Dare-dare au radar…

La course n’est pas terminée pour autant : le 18ème et dernier concurrent, Sébastien Destremo, sur est à environ 9400 milles nautiques de l’arrivée (17400 km). Il n’a pas encore passé le Cap Horn.

Au moment où Sentinel-2 prenait l’image des Sables d’Olonne qui illustre cet article, deux jours avant le nouvel an (rappelez-vous c’était l’été !), Armel Le Créach remontait vers le nord au large de la frontière entre l’Uruguay et le Brésil, suivi par Alex Thomson à seulement 28 nm et Jérémie Beyou à 1180 nm. Le trio de tête n’a pas changé dans la dernière ligne droite.

 

Vendée Globe - Cap Horn - Passage de Drake - Armel Le Cléac'h - Alex Thomson - Course en solitaire - Radar - Satellite - Sentinel-1A - Copernicus - ESAVendée Globe - Cap Horn - Passage de Drake - Armel Le Cléac'h - Alex Thomson - Course en solitaire - Radar - Satellite - Sentinel-1A - Copernicus - ESA

Le cap Horn vu par le satellite radar Sentinel-1A le 21 décembre 2016 à 23h46 UTC.
Quelques jours avant le passage du Cap Horn par Armel le Cléac’h et Alex Thomson.
En bas, zoom sur les îles Hermites et Wollaston et le passage de Drake.
Crédit image : ESA / Copernicus / Commission européenne

 

Mâles de mer

12 skippers ont encore plus de 3000 milles nautiques à parcourir : ils n’ont pas encore retrouvé l’hémisphère nord. C’est déjà une performance : 11 skippers sur les 29 au départ de la course le 6 novembre ont été contraints à l’abandon.

 

Hommes à la mer, satellites à la mer

Ce sont les satellites qui sont utilisés pour recevoir les appels de détresse. C’est également grâce aux satellites que la position des skippers et de leurs voiliers peut être connue avec précision partout dans le monde permettre à l’organisateur du Vendée Globe d’établir un classement en temps réel.

Météorologie, localisation, télécommunications, alerte et détresse, cartographie des icebergs : j’ai publié le 6 novembre un article plus technique qui passe en revue toutes les informations qu’apportent les différents satellites et les rendent indispensables aux marins, qu’il s’agisse de course au large, de pêche, de transport ou même de defense.

Je reviens ici sur l’ensemble de la course vue à travers les données de navigation transmises par les satellites de télécommunications.

Galileo qui vient d’entrer en service (malgré quelques retards de calendrier et problèmes d’horloge) n’est pas encore utilisé pour l’édition 2016. Ce n’est que partie remise. C’est le système GPS américain (Global Positioning System) qui fournit les mesures des balises MAR-Y équipant tous les navires. C’est la société française CLS qui assure le service de localisation.

CLS fournit aussi le service de cartographie des icebergs, utilisant des images radar comme celle du satellite Sentinel-1 montrant le Cap Horn. OK, ça donne l'impression de regarder la TV en noir et blanc mais essayez donc de trouver une image récente sans nuages du Cap Horn. La radar est fait pour ça...

Toutes les informations sont transmises par les satellites de communication (la constellation Iridium, dont les premiers satellites de nouvelle génération viennent d’être lancés et le système Inmarsat).

 

Un peu de géographie tour de monde en 74 jours et 9 étapes

L’image suivante illustre l’ensemble de la course avec "neuf étapes" (ou plutôt des points de passage) que j’ai retenues. Les dates indiquées correspondent au parcours du vainqueur :

  • Les premières heures de course après le départ des Sables d’Olonne (6 novembre 2016).

  • Le passage du Cap Finisterre en Espagne (7 novembre 2016).

  • La traversée de l’équateur du nord vers le sud, dès le 16 novembre 2016 pour Armel Le Cléac’h.

  • Le passage du Cap de Bonne espérance (24 novembre), au sud de l’Afrique.

  • Le passage du Cap Leeuwin (5 décembre), au sud de l’Australie.

  • La traversée de la ligne de changement de date à l’est de la Nouvelle-Zélande.

  • Le passage du Cap Horn (23 décembre), au sud de l’Amérique du sud.

  • Bienvenue chez les Ch’tis : le passage de l’équateur du sud vers le nord (6 janvier 2017).

  • L’approche de la ligne d’arrivée (19 janvier 2017).

 

Vendée Globe - 2016 - Cartographie - Tour du monde - Solitaire - Armel le Cléac'h - Alex Thomson - Cartographie - Cap Horn - Cap bonne espérance - Cap Leeuwin - équateur - ligne de changement de date

Tour du monde, endurance et sprint permanent : un duel de 74 jours et 9 étapes entre
Armel Le Cléac’h et Alex Thomson. Source des données : cartographie du Vendée Globe.
Illustration : Gédéon

 

Marqués à la culotte dans un mouchoir de poche

Cette extraits de la cartographie publie sur le site du Vendée Globe montrent bien que les deux skippers se sont affrontés dans un mouchoir de poche (j’ai de grands mouchoirs et de grandes poches) : l’écart entre les deux skippers a parfois été inférieurs à quelques dizaines de milles nautiques.

 

Google Earth ou Google Sea…

D’autres représentations des positions des skippers donnent une vision plus globale de la course, des différentes trajectoires et de l’influence des courants et de grands phénomènes météorologiques.

L’illustration suivante a été créée à partir de données que m’a aimablement communiquées Bruno Rémy de la société Agenium, qui conçoit des solutions de simulation numérique. J’avais publié des cartes similaires en 2013.

Ce n’est pas tout à fait le type de carte qu’on a l’habitude de voir mais ça ne fait pas de mal de changer un peu de point de vue…

 

Vendée Globe - 2016 - Cartographie - Google Earth - KML - KMZ - Agenium - tour du monde - 74 jours - Armel Le Cléac'h

Vue d’ensemble du Vendée Globe et de la trajectoire des différents skippers. Copie d’écran
de Google Earth avec des données de positionnement des navires. Source : Bruno Rémy / Agenium

 

En savoir plus :

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6 novembre 2016 7 06 /11 /novembre /2016 01:18

 

Vendée Globe - Départ - Sables d'Olonne - Pas une journée sans satellites - solitaire - liaison - rôle du spatial - satellites

Combien de satellites au service de Tanguy de Lamotte sur Initiatives Coeur et des autres
skippers du Vendée Globe 2016 ? Infographie Gédéon

 

Toutes les agences spatiales ont communiqué sur le thème « Une journée sans satellites » pour montrer que l’homme pouvait difficilement s'en passer au quotidien.

C’est vrai sur la terre ferme ou dans les airs. C’est encore plus vrai en mer, en particulier pour le Vendée Globe, la seule grande course en solitaire, sans escale et sans assistance.

Pour l’occasion, le blog Un autre regard sur la Terre devient Un autre regard sur la mer…

 

Jour J, Heure H… Bientôt la quille ?

Pas vraiment… Encore plus de 24000 milles nautiques à parcourir !

La huitième édition du Vendée Globe vient seulement de commencer. 29 skippers ont franchi la ligne départ dimanche 6 novembre 2016 à 13h02 aux Sables d’Olonne, après le défilé dans le chenal devant des dizaines de milliers de spectateurs.

 

Vendée Globe - Sables d'Olonne - Public - Village - Avant le départ - Skippers - Bateaux

Aux Sables d’Olonne, beaucoup de monde sur les quais pour voir les bateaux du Vendée Globe avant le départ pour la grande boucle. Crédit image : Olivier Blanchet / DPPI / Vendée Globe

 

Records en vue

Tous des hommes : comme dans le spatial, il y a une marge de progression côté parité… Il faut reconnaître que c’est la première fois en 20 ans qu’aucune femme ne prend le départ du Vendée Globe. Au total, elles ne sont pas très nombreuses mais sept femmes ont déjà participé à la course en solitaire. Six ont réussi à terminer leur tour du monde. Anna Corbella souhaitait participer à l’édition 2016 mais a fini par renoncer par manque de soutiens financiers.

Par contre, côté expérience, c’est à peu près 50-50 : si j’ai bien compté, il y a 14 bizuths.

En face, 5 skippers (Bertrand de Broc sur MACSF, Jean-Pierre Dick sur StMichel- Virbac, Jean Le Cam sur Finistère Mer Vent, Alex Thomson sur Hugo Boss et Vincent Riou sur PRB) vont entamer leur quatrième Vendée Globe. Ils rejoignent cette année Marc Thiercelin, Mike Golding et Dominique Wavre dans cercle très fermé de ceux qui auront participé à quatre reprises à l’Everest des mers. Six marins, dont Armel Le Cléac’h sur Banque Populaire VIII et Kito de Pavant sur Bastide Otio, entameront leur troisième Vendée Globe, tandis que quatre autres s’élanceront des Sables d’Olonne pour la deuxième fois.

Vincent Riou, vainqueur de l'édition 2004-2005 en 87 jours et 10 heures et qui avait abandonné en 2012-2013 après une collision avec une bouée à la dérive, retente sa chance.

L’édition 2016-2017 voit aussi concourir le plus jeune concurrent de l’histoire du Vendée Globe (Alan Roura, 23 ans) et le plus âgé (Rich Wilson, 66 ans).

 

Vendée Globe - 29 skippers - Portraits - Vétérans - Bizuths - pas de femmes - départ - Sables d'Olonne

Les 29 skippers de l’édition 2016 du Vendée Globe. La parité n’est pas exactement au rendez-vous…
Crédit image : Vendée Globe

 

Autre record : dix nationalités représentées, dont quatre pour la première fois, la Nouvelle-Zélande (Conrad Colman sur Olman Foresigh Natural Energy), les Pays-Bas (Pieter Heerema sur No Way Back), l’Irlande (Enda O’Coineen sur Kilcullen Voyager – Team Ireland) et le Japon (Kojiro Shiraishi sur Spirit of Yukoh).

Un vent du nord de 15 à 20 nœuds devrait assurer un début de course rapide : les premiers pourraient  passer au large des côtes espagnoles dès lundi matin avant de commencer la descente vers le tropique du Cancer…

Avec un anticyclone des Açores installé de l’Islande aux Açores et se déplaçant lentement vers le Sud sous la pression d’une ancienne dépression tropicale, les conditions météorologiques sont exceptionnelles : l’équateur devrait être atteint en moins de dix jours, battant le record de Jean Le Cam en 2004 (10 jours 11 heures 28 minutes).

 

Le nœud du problème, je vous le donne en mille : oublier le système métrique et avoir le pied marin

Les amoureux des unités du système métrique vont être déçus : dans les semaines qui viennent, les journalistes qui suivent le Vendée Globe vont plutôt parler de milles et de nœuds. Un voilier de la classe IMOCA a une longueur de 60 pieds. Un mille marin ou mille nautique correspond à 1852 mètres, l’équivalent d’une minute d’arc le long d’un méridien terrestre.

Même pour Jean-Pierre Dick, le nœud (abréviation kt pour knot en anglais) est une unité de vitesse qui correspond à un mille marin par heure soit 1,852 km/h.

 

L’Everest des mers

40 075 kilomètres soit 21 638 milles, c’est la circonférence de la Terre. Un parcours  effectué en 78 jours et deux heures par François Gabart lors de la dernière édition du Vendée Globe.

Dans la réalité, au cours des sept précédentes éditions du Vendée Globe, la plupart des concurrents ont parcouru parfois plus de 28 000 milles, soit presque 52 000 kilomètres !

La mer n’est pas une autoroute : les skippers doivent jongler avec les vents, les courants et les vagues, la houle, les glaces : ils multiplient les zigzags, les détours et de changements de caps et suivent au final une trajectoire faire d’une succession de lignes brisées, qui leur permet enfin de rejoindre la bouée Nouch Sud qui marque la ligne d’arrivée du Vendée Globe. Retour à la case départ, après 70 à 80 jours passés en mer.

 

Vendée Globe - Sable d'Olonnes - Parcours - Course - Positions - Départ - Leader - Cap Horn - Bonne espérance - Alizés - Pot au noir

Le parcours du Vendée Globe 2016. Crédit image : Vendée Globe

 

Le meilleur endroit pour voir les satellites en action ? La mer !

Revenons sur le rôle de satellites dans les grandes courses comme le Vendée Globe, la Route du rhum ou, plus connue des anglo-saxons, la Volvo Global Race.

Comment les positions sont-elles connues ? Comment sont-elles communiquées au PC Course ? Comment les vidéos filmées à bord sont–elles mises en ligne pendant la course ? Quels moyens sont mis en œuvre pour les vacations radio, etc. Comment signaler un accident ou une situation de détresse. Et très au sud, pendant l’été austral, il y a aussi les icebergs et les glaces dérivants…

Une seule réponse : les satellites. En mer, il n’y a pas d’autre solution… Loin des côtes, la radio VHF ne fonctionne plus, sauf pour communiquer entre deux navires proches  

 

Moins seuls dans une course en solitaire : le rôle des satellites

Dans un article consacré à l’édition 2012 de la Novela sur le thème « espace et océans », j’avais déjà abordé cette curiosité : « Un bon moyen de voir les satellites en action : aller à la mer ». Avec une illustration montrant un thonier industriel dans l’océan indien, j’expliquais que l’équipage de ce navire de pêche, à l’image du M. Jourdain de Molière qui disait de la prose sans le savoir, utilisait quotidiennement plusieurs dizaines de satellites pour mener à bien sa campagne de pêche : météorologie et prévision de l’état de la mer, localisation, balises de détresse, télécommunications (voix et données) et même observation de la Terre pour certains services très spécialisés.

Comme la prose du bourgeois gentilhomme, une caractéristique des satellites, c’est qu’on les utilise quotidiennement parfois sans le savoir, au point d’oublier leur existence et parfois le besoin de les renouveler.

 

Les moyens satellites utilisés par les skippers du Vendée Globe

Un rapide inventaire ? Commençons par les télécommunications entre la Terre et les skippers : elles sont assurées par les satellites d’Inmarsat et d’Iridium. Pour tous les types d’échanges : vacations en phonie, internet et email, transfert de vidéos et de photos ou pour recevoir les fichiers météo envoyés par l’organisation de course (l’assistance météorologique personnalisée et le routage ne sont pas autorisés). Le téléphone satellite pour la voix est complété par un équipement de communication iridium doublé par une liaison Fleet d’inmarsat pour les échanges de données.

 

Inmarsat - Couverte - Satellites - Vendée Globe - Télécommunications - communications avec le PC course et les familles

Couverture des satellites de communication Inmarsat-4 et d’Alphasat. Crédit image : Inmarsat

 

Ensuite la localisation de navires. Le premier besoin, c’est pour établir le classement et vérifier le respect du règlement avec le contrôle des points de passages obligatoires (les « portes »). Des récepteurs GPS assurent cette fonction. La société CLS fourni deux types de balises avec des récepteurs GPS ((le Global Positioning System Américain). 

Un second type de localisation est utilisé moins fréquemment, heureusement : il s’agit des balises de détresse du système Cospas-Sarsat. Chaque voilier en embarque deux fonctionnant en 406/121,5 MHz.

La météorologie est également importante pour la sécurité des skippers et la stratégie de course (avec la connaissance des vents). Les satellites jouent un rôle de plus en plus incontournable dans les modèles de prévision. La veille météorologique mondiale est assurée avec deux types de satellites :

  • Les satellites géostationnaires comme Meteosat, GOES ou MTSAT répartis à environ 36000 kilomètres autour de l’équateur.
  • Les satellites en orbite polaire, sur une orbite plus basse, à environ 800 kilomètres d’altitude. Dans cette catégorie, il y a les satellites de la famille NOAA ou les deux satellites Metop-A et Metop-B opérés par l’organisation européenne Eumetsat.

 

Vendée Globe - départ - Situation météo - Meteosat - 5/11/2016 - Eumetsat

Vendée Globe - Départ - Sables d'Olonne - situation météo - Meteosat - Eumetsat - Vent - Conditions idéales

Vendée Globe 2016 : la situation météo 24 heures avant le départ. Image du satellite Meteosat
acquise le 5 novembre 2016 à 12h00 UTC. En haut, zoom sur l'Europe de l'ouest.
Crédit image : Eumetsat

 

Il faut également citer une information moins connue : la prévision des courants de surface établie à partir de mesures d’altimétrie spatiale fournies par exemple par les satellites Jason. Chaque semaine, les équipes de Mercator-Océan produisent une série de bulletin donnant, par zone géographique et de manière globale, différents paramètres de l’état de la mer (courants, température, salinité) en surface et en profondeur. Chaque bulletin donne la situation analysée (les observations) et des prévisions (modélisation) à deux échéances (une semaine et deux semaines).

Toujours moins connu, l’utilisation d’images de satellite Radar pur détecter les icebergs les plus massifs : EN analysant des images radar à haute résolution, les experts en océanographie spatiale de la société CLS aident la direction de course du Vendée-Globe à définir le parcours et le placement des « portes » autour de l’Antarctique..

 

Alors, combien de satellites au total ?

Pour la constellation GPS, l’US Air Force assure une disponibilité d’au moins 24 satellites 95% du temps. En pratique, depuis juin 2011, l’USAF a mis en place une configuration dite « expandable 24 » avec 27 positions orbitales à 20350 kilomètres d’altitude (6 plans orbitaux). Selon le site gps.gov, il y avait 31 satellites GPS opérationnels au 5 novembre 2016.

La constellation européenne Galileo n’est pas encore complètement opérationnelle mais son déploiement avance bien : depuis le premier lancement de deux satellites en octobre 2011, 14 satellites ont été mis en orbite. La fusée Ariane 5 doit en lancer 4 nouveaux (ils sont baptisés Antonianna, Lisa, Kimberley et Tijmen) le 17 novembre 2016. A terme, la constellation Galileo devrait compter 30 satellites (dont 6 en réserve).

Pour les télécommunications, Iridium est également une constellation, en orbite plus basse, à environ 780 kilomètres, sur 6 plans orbitaux de 11 satellites. Les 66 satellites opérationnels, plus un certain nombre de « spares » prêts à prendre le relais en cas de panne, communiquent entre eux et forme ainsi le premier standard téléphonique spatial.

Du côté de l’orbite géostationnaire, pour le Vendée Globe c’est la flotte d’Inmarsat avec un total de 11 satellites actuellement en opération. Les satellites Inmarsat-4 et Alphasat, spécialisés en télécommunications avec les mobiles. Avec son réflecteur géant de 9 mètres de diamètre et son réseau de 120 antennes spirales, chaque satellite fournit 19 faisceaux larges et 228 faisceaux étroits. Il permet des liaisons jusqu’à 432 kbits/s avec le service Fleet Broadband (BGAN).

Pour la météorologie, plusieurs satellites géostationnaires couvrent l’ensemble du globe depuis une orbite à la verticale de l’équateur :

  • Les 4 satellites Meteosat d’Eumetsat. Meteosat 7 dit « IODC » est positionné au-dessus de l’océan indien, presque à la verticale des Seychelles.
  • Les deux satellites de la NOAA (GOES East and GOES West alias GOES-13 et GOES-15) ainsi que les satellites Terra, Aqua et Sumi NPP. 
  • Les deux satellites russes Elektro-L 1 et Elektro-L 2 de RosHydroMet.
  • Les satellites indiens INSAT-3A et Kalpana-I.
  • Les trois satellites chinois FY-2D, FY-2E  et FY-2F.
  • Le satellite coréen COMS-1.
  • Le satellite japonais Himawari-8.

Côté orbite basse, il y a les trois satellites opérationnels de la constellation POES de la NOAA (NOAA-15, NOAA-18 et NOAA-19), NPP SUOMI et les deux MetOp (Metop-A et Metop-B) en Service, sans parler de la constellation de satellites militaires DMSP.

Au total, cela fait au moins 21 satellites pour la météo. Ajoutons les satellites Jason-2 et Jason-3 pour l’altimétrie spatiale le satellite Radarsat-2 pour la détection des icebergs.

Pour le sauvetage en mer, les 12 satellites embarquant les charges utiles du système Cospas-Sarsat sont déjà comptabilisés avec les satellites météo. Idem pour les charges utiles du système de collecte de données Argos.

Au total, si je n’ai rien oublié, cela nous donne donc au moins 143 satellites qui jouent d’une manière ou d’une autre et à un moment donné le rôle d’anges gardiens des skippers du Vendée Globe. Pas si solitaires…

 

Vendée Globe - Rôle des satellites - IMOCA - communication - localisation - détresse - météorologie - IMOCA

Dans la cabine d'un voilier de la classe IMOCA, les équipements pour la navigation.
Loin des côtes, un seul moyen pour assurer la liaison avec le PC course et la famille : les satellites.
Crédit image : Olivier Blanchet / DPPI / Vendée Globe

 

Toulouse sur mer

Un dernier point remarquable, le rôle central joué par des équipes basées à Toulouse, avec par exemple :

  • Cospar-Sarsat pour le sauvetage en mer au Centre Spatial Toulousain du CNES.
  • La société CLS pour la collecte des positions des balises Argos et la détection des icebergs à partir d’images satellite radar.
  • Mercator-Océan pour les bulletins de prévision des courants et de l’état de la mer.
  • Marlink (avec un de ses teleports à Aussaguel) pour la fourniture des services de télécommunication par les satellites d’Inmarsat et d’Iridium.

 

Vendée Globe : un grand tour autour du Globe. Voyons si t’es caps…

L’objectif de la course est simple : réaliser le tour du monde à la voile, d’Ouest en Est, par les trois grands caps de Bonne Espérance, Leeuwin et Horn.

A partir des Sables d’Olonne en Vendée, les skippers effectuent successivement une longue descente de l’océan Atlantique, la traversée périlleuse des mers du sud avec d’abord l’Océan Indien puis l’océan Pacifique, le plus grand océan du monde. Enfin la remontée de l’Atlantique et le retour vers le point de départ.

Tous les ingrédients sont réunis pour soumettre les skippers et leurs navires à rude épreuve : tempêtes du Cap Finisterre, approche des alizés, traversée du Pot au Noir (avec ses vents erratiques, ses orages violents, des pluies parfois diluviennes), le contournement de l’anticyclone de Sainte-Hélène, les vents violents et l’atmosphère humide des mers très au sud, presqu’à la limite des glaces avec le risque de croiser un iceberg ou, pire parce que plus difficile à détecter, des growlers, ces petits blocs de glace à la dérive.  

Suit alors le début de la remontée dans l’atlantique sud puis le retour vers l’hémisphère nord et le froid. Jusqu’au bout, malgré la fatigue accumulée, la vigilance reste de mise pour éviter toute collision.

 

Vidéo montrant le parcours du Vendée Globe 2016. Crédit image : Vendée Globe

 

Des cartables et des bouées : Argonautica et le Vendée Globe

Océan, climat, environnement et satellites : Argonautica est une opération éducative du CNES proposant aux établissements scolaires des projets  utilisant des données spatiales de localisation (Argos) et océanographiques (mesures Jason).

Argonautica est réalisée en partenariat avec des scientifiques et des professionnels de la mer.

Convaincu par l’intérêt des actions de culture scientifique et technique, cinq  skippers du Vendée Globe 2016 (Kito de Pavant, Arnaud Boissières, Conrad Colman, Didac Costa et Alan Roura) ont accepté d’embarquer des balises Argonautica. Elles seront larguées dans les grands courants (courant sud équatorial, courant circumpolaire) au cours du tour du monde.

 

Balèzes, les balises !

Les 5 skippers emporteront tous une balise MAR YI  « classique » (également dénommée balise jaune) ainsi que pour deux d’entre eux, Conrad et Didac, une balise de nouvelle generation ECHO, à tester.

Ces balises ECHO fonctionnent avec de nouvelles sources d’énergie comme l’énergie solaire et la récupération de l’énergie des vagues (projet réalisé par des lycéens).

Le meilleur moment pour le largage des balises sera choisi avec les skippers, en fonction des conditions météo et océaniques et de la situation à bord.

350 classes sont inscrites sur Argonautica pour suivre le Vendée Globe.

 

Argonautica - Balise MAR YI - CNES - CLS - Argos - Vendée Globe - 2016 - CSTI - sciences à l'école - éducation

Exemple de balise CLS MAR YI utilisée pour l'opération Argonautica pendant le
Vendée Globe 2016. Crédit image : CNES

 

En savoir plus :

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4 juin 2013 2 04 /06 /juin /2013 08:04

Météo en débat

Le dernier bilan climatique de Météo France résume ce qui est devenu un de nos principaux sujets de conversation : après un hiver maussade, la France a connu cette année un printemps particulièrement agité, froid et peu ensoleillé. Les températures moyennes devraient être inférieures aux normales de plus de 2°C sur la majeure partie du pays, à l'exception du littoral méditerranéen. Les anomalies froides sont très marquées sur les températures maximales du Sud-Ouest au Nord-Est (de –2 à –4°C).

Les précipitations ont été généralement plus fréquentes que la normale sur la moitié sud du pays. Météo France indique également que « l'ensoleillement du printemps a été déficitaire sur toute la France, de manière très sensible sur un large quart nord-est où les déficits dépassent souvent 30 %. Sur ces régions, des records de faible ensoleillement des deux dernières décennies devraient être battus ».

Blé, colza, maïs… Le printemps froid et humide, le manqué de soleil affectent les rendements. Les agriculteurs font grise mine. C’est vrai aussi pour les horticulteurs. De manière générale, toutes les activités dites “météo-sensibles” (tourisme, bâtiment, agriculture), que certaines études évaluent à 25% du PIB, souffrent de la météo maussade.

 

A la surface de l’océan, le printemps est pourtant bien là…

Ce n’est pas un phénomène exceptionnel : le printemps est la période des floraisons d’algues à la sortie des estuaires des fleuves de l’océan Atlantique. La série d’images suivantes acquise par le satellite Terra entre fin avril et début mai 2013 l’illustre, avec de spectaculaires motifs de couleur bleue.

 

Terra - MODIS - Arcachon - Phytoplancton - 04-05-2013 - Ext

Terra - MODIS - Arcachon - Phytoplancton - 24-04-2013 - ExtExtraits de deux images acquises par le capteur MODIS du satellite Terra. En haut, image acquise
le 4 mai 2013. En bas, image acquise le 24 avril 2013. La résolution de chaque image est d’environ
500 mètres. Un traitement a été appliqué par Planète Sciences Midi-Pyrénées pour rehausser le
contraste sur la mer. Crédit image : NASA / GSFC / MODIS Rapid Response

 

La couleur de l’eau : du plancton dans la marine

L’évolution des tourbillons dans l'eau est très bien visible sur la série d’images ci-dessous. Ailleurs, il y a bien quelques nuages. N'y faites pas trop attention : c'est bientôt fini et vous allez bientôt revoir ce disque jaune brillant qui en a surpris quelquies uns lundi matin... Evidemment, la couverture nuageuse en avril et mai (vous vous souvenez ?) ne m’a pas permis de montrer une séquence plus complète. Les images permettent néanmoins de comprendre pourquoi le phytoplancton et la couleur de l'eau, sont parfois utilisés comme marqueurs des courants de surface.

La couleur de l’eau est mesurée par les satellites avec des capteurs spécialisés comme MERIS sur le satellite Envisat (malheureusement tombé en panne en avril 2012), MODIS sur Aqua et Terra et GOCI sur COMS. Le principe : plusieurs bandes spectrales étroites dans la partie bleue du spectre lumineux.

 

Terra - MODIS - Arcachon - Phytoplancton - 20-04-2013 Terra - MODIS - Arcachon - Phytoplancton - 24-04-2013
Terra - MODIS - Arcachon - Phytoplancton - 29-04-2013 Terra - MODIS - Arcachon - Phytoplancton - 04-05-2013

Série de quatre images acquises par le capteur MODIS du satellite Terra. De gauche à droite et de
bas en haut, images acquises le 20 avril, le 24 avril, le 29 avril et le 4 mai 2013. Un traitement a
été appliqué par Planète Sciences Midi-Pyrénées pour rehausser le contraste sur la mer.
Crédit image : NASA / GSFC / MODIS Rapid Response

 

Floraison d'algues : c’est le bouquet…

Appelés Algal bloom en anglais, les efflorescences algales ont déjà fait l’objet de plusieurs articles sur le blog Un autre regard sur la Terre (un exemple ici). Ces phénomènes correspondent à l’augmentation relativement rapide de la concentration d’une ou plusieurs espèces de phytoplancton dans l’eau et se manifestant par une coloration ou une fluorescence de l’eau, bien visibles dans le sillage des navires ou sur les images des satellites observant la surface de l’eau.

Ces proliférations rapides apparaissent lorsqu’il y a de fortes concentrations d'éléments nutritifs dans l'eau douce ou l’eau de mer et des conditions favorables :

  • de la lumière,
  • une température suffisante,
  • des sels nutritifs en quantité suffisante, en particulier à la sortie des estuaires des fleuves là où les eaux sont abondamment chargées en éléments amenés depuis les bassins versants.

Pour les latitudes plus élevées, il faut attendre l’été pour que ces conditions soient réunies : le soleil du mois d’août et l’augmentation de la température de l’eau permettent ainsi ces floraisons spectaculaires au large de la Norvège ou de la Finlande. Vous trouverez un très bel exemple dans un autre article du blog Un autre regard sur la Terre.

 

Plancton, un arbre qui cache la forêt…

C’est peu connu mais le phytoplancton est le véritable poumon de la planète, bien plus important que les forêts… Les océans recouvrent les deux tiers de la surface de la Terre et contiennent de grandes quantités de plancton végétal. Grâce à la photosynthèse, le phytoplancton produit la moitié de l'oxygène que nous respirons : en présence de lumière, le gaz carbonique et l'eau produisent du glucide et de l'oxygène. La lumière, nécessaire à cette réaction chimique, est absorbée par les pigments photorécepteurs du plancton, parmi lesquels se trouve la chlorophylle. La température et la salinité interviennent également.

Si vous visitez régulièrement les site proposant des images acquises par MODIS sur les satellites Aqua et Terre ou GOCI, ou encore l’archive des images MERIS sur le site MIRAVI de l’Agence Spatiale Européenne, vous trouverez assez facilement des images d’efflorescence algale. Quelques exemples sont donnés dans un album photo du blog Un autre regard sur la Terre.

Voici une autre image très récente acquise le 3 juin au sud-ouest de l’Irlande.

 

Terra - MODIS - Atlantique - Irlande - 03-06-2013Images acquise par le capteur MODIS du satellite Terra le 3 juin 2013. La résolution de chaque image
est d’environ 500 mètres. Un traitement a été appliqué par Planète Sciences Midi-Pyrénées pour
rehausser le contraste sur la mer. Crédit image : NASA / GSFC / MODIS Rapid Response

 

En savoir plus :

Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

  • Travail sur la synthèse chlorophyllienne et le phytoplancton, son rôle dans la chaîne alimentaire et la production d’oxygène.
  • Travail sur la filière ostréicole dans le bassin d'Arcachon. Impacts du développement touristique, du changement climatique, etc.

   Lège Cap-Ferret - embarcadère - Pinasse Café - couleur d

L’embarcadère de Lège Cap-Ferret le 11 mai 2013. Un peu de lumière pour la couleur
de l’eau, la nuit sous un ciel gris. Crédit image : Gédéon

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18 janvier 2013 5 18 /01 /janvier /2013 08:58

 

Vendée Globe - Tête de course - Arrivée - 15-01-2013Relevé de la position du voilier MACIF de François Gabart le 15 janvier 2013 à 15h00.
Données du site officiel du Vendée Globe mises au format Google Earth.

 

Bientôt la quille…

C’est François Gabart, sur MACIF qui le premier a traversé l’équateur, le 15 janvier. Du sud vers le nord, exactement 55 jours après avoir fait le chemin inverse depuis les Sables d’Olonne. L’édition 2012 du Vendée Globe entre dans sa dernière phase : les premiers skippers devraient franchir la ligne d’arrivée à partir du 26 ou du 27 janvier.

Après 68 jours de course, les écarts entre les skippers de la tête de course se sont creusés : le 17 janvier à 19h00 UTC, François Gabart sur MACIF est à 2691 milles nautiques de la ligne d’arrivée, soit un peu moins de 5000 kilomètres. Armel Le Cléac’h sur Banque Populaire suit à 94,5 milles nautiques derrière. Le troisième, Jean-Pierre Dick sur Vibrac Paprec 3 est à 378 milles nautiques du second. Leurs vitesses actuelles sont comprises entre 8 et 11 nœuds.

 

Le nœud du problème, je vous le donne en mille : oublier le système métrique

Pour les amoureux du système métrique, je rappelle qu’un mille marin ou mille nautique correspond à 1852 mètres, l’équivalent d’une minute d’arc le long d’un méridien terrestre. Même pour Jean-Pierre Dick, le nœud (abréviation kt pour knot en anglais) est une unité de vitesse qui correspond à un mille marin par heure soit 1,852 km/h.

Alors que les plus rapides avaient maintenant dépassé l’équateur ou bien entamé la remontée de l’Atlantique Sud, d’autres concurrents terminaient de négocier le passage du Cap Horn au sud de l’Amérique du Sud : le dernier au classement l’a franchi le 17 janvier à 19h30 UTC mais, à ce moment, il avait encore près de 13000 kilomètres à parcourir.

Ils ne sont plus que 12 en course. Sur un effectif total de 20 de voiliers de la classe IMOCA (les monocoques de 60 pieds) au départ de la course le 10 novembre 2012, 7 ont été contraints à l’abandon et un skipper, Bernard Stamm, a été disqualifié.

Les quatre illustrations suivantes, toutes obtenues à partir des relevés officiels des positions des navires, montrent quatre copies d’écran correspondant à différentes étapes de la course : les jours suivant le départ, le tour de l’antarctique et la situation au passage du Cap Horn le 14 janvier.

Ces données proviennent directement des relevés officiels publiés sur le site du Vendée Globe. Passionné de course à la voile et d’informatique un peu pointue, c’est Bruno Rémy, ingénieur chez Agenium, qui m’a communiqué ces informations et m’a aimablement autorisé à les présenter sur le blog Un autre regard sur la Terre.

 

Vendée Globe - Départ - 14-01-2013 Vendée Globe - Mers du sud - 14-01-2013
Vendée Globe - Cap Horn - 14-01-2013 Vendée Globe - Tête de course - Arrivée - 14-01-2013

4 copies d’écran des routes suivies par les concurrents du Vendée Globe obtenues avec Google Earth.
En haut à gauche, après le départ. A droite, autour de l’antarctique. En bas, à gauche, au sud du
Cap Horn le 14 janvier. A droite, la tête de course le même jour,
, avec la direction des vents.
Mise en forme : Bruno Rémy (Agenium) à partir des données officielles du site Vendée Globe.

 

Voyants au vert au large des îles du Cap vert

Le suivi des positions respectives des navires est très instructif sur la course elle-même et sur la stratégie adoptée par les différents skippers. C’est également une excellente occasion de revenir sur le rôle de satellites dans les grandes courses comme le Vendée Globe, la Route du rhum ou, plus connue des anglo-saxons, la Volvo Global Race.

Comment les positions sont-elles connues ? Comment sont-elles communiquées au PC Course ? Comment les vidéos filmées à bord (on y accède en cliquant sur les pictogrammes de caméra sur la page « cartographie » du site du Vendée Globe) sont–elles mises en ligne pendant la course ? Quels moyens sont mis en œuvre pour les vacations radio, etc.

Une seule réponse : les satellites. En mer, loin des côtes, il n’y a pas d’autre solution…

 

Moins seuls dans une course en solitaire : le rôle des satellites

Dans un article consacré à l’édition 2012 de la Novela sur le thème « espace et océans », j’avais déjà abordé cette curiosité : « Un bon moyen de voir les satellites en action : aller à la mer ». Avec une illustration montrant un thonier industriel dans l’océan indien, j’expliquais que l’équipage de ce navire de pêche, à l’image du M. Jourdain de Molière qui disait de la prose sans le savoir, utilisait quotidiennement plusieurs dizaines de satellites pour mener à bien sa campagne de pêche : météorologie et prévision de l’état de la mer, localisation, balises de détresse, télécommunications (voix et données) et même observation de la Terre pour certains services très spécialisés.

Comme la prose du bourgeois gentilhomme, une caractéristique des satellites, c’est qu’on les utilise quotidiennement parfois sans le savoir, au point d’oublier leur existence et parfois le besoin de les renouveler.

 

Vendée Globe - François Gabart - Macif - Vainqueur - SateLe rôle des satellites dans une grande course en solitaire. Illustration créée par Gédéon à partir
d’une photographie de l’IMOCA de François Gabart. Crédit image : Jean-Marie Liot (DPP)

 

Les moyens satellites utilisés par les skippers du Vendée Globe

Un rapide inventaire ?

Commençons par les télécommunications entre la Terre et les skippers : elles sont assurées par les satellites d’Inmarsat ou d’Iridium. Pour tous les types d’échanges : vacations en phonie, internet et email, transfert de vidéos et de photos ou pour recevoir les fichiers météo envoyés par l’organisation de course (l’assistance météorologique personnalisée et le routage ne sont pas autorisés).

Ensuite la localisation de navires. Le premier besoin, c’est pour établir le classement et vérifier le respect du règlement avec le contrôle des points de passages obligatoires (les « portes »). Des récepteurs GPS (le Global Positioning System Américain) assurent cette fonction. Ils sont couplés à un équipement de communication iridium doublé par une liaison sat C d’inmarsat. Un second type de localisation est utilisé moins fréquemment : il s’agit des balises de détresse du système Cospas-Sarsat. Chaque voilier en embarque deux fonctionnant en 406 MHz.

La météorologie est également importante pour la sécurité des skippers et la stratégie de course (avec la connaissance des vents). Les satellites jouent un rôle de plus en plus incontournable dans les modèles de prévision. La veille météorologique mondiale est assurée avec deux types de satellites :

  • Les satellites géostationnaires comme la famille Meteosat, GOES ou MTSAT répartis autour de l’équateur à environ 36000 kilomètres d'altitude.
  • Les satellites en orbite polaire, sur une orbite plus basse, à environ 800 kilomètres d’altitude. Dans cette catégorie, il y a les satellites de la famille NOAA ou les deux satellites Metop-A et Metop-B opérés par l’organisation européenne Eumetsat.

Une autre source d'information est moins connue : la prévision des courants de surface établie à partir de mesures d’altimétrie spatiale fournies par exemple par les satellites Jason. Chaque semaine, les équipes de Mercator-Océan produisent une série de bulletin donnant, par zone géographique et de manière globale, différents paramètres de l’état de la mer (courants, température, salinité) en surface et en profondeur. Chaque bulletin donne la situation analysée (les observations) et des prévisions (modélisation) à deux échéances (une semaine et deux semaines).

 

Mercator - Prévision courant de surface - psy2v4 - analyseUn exemple de bulletin d’état de la mer publié par Mercator-Océan le 16 janvier 2013 pour la zone
atlantique. Crédit image : Mercator-Océan.

 

Moins connue également, l’utilisation d’images de satellites Radar pour détecter les icebergs les plus massifs. Depuis le mois de mai 2012, les experts en océanographie spatiale de la société CLS ont aidé la direction de course du Vendée-Globe à définir le parcours et le placement des « portes » autour de l’Antarctique. Depuis l’arrivée des premiers skippers dans les zones à risques de mers du sud, plus d’une centaine d’images radar de 500 kilomètres de côté ont été acquises par le satellite Radarsat.

 

Alors, combien de satellites au total ?

Pour la constellation GPS, l’US Air Force assure une disponibilité d’au moins 24 satellites 95% du temps. En pratique, depuis juin 2011, l’USAF a mis en place une configuration dite « expandable 24 » avec 27 positions orbitales à 20350 kilomètres d’altitude (6 plans orbitaux).

La constellation européenne Galileo n’est pas encore opérationnelle. Depuis le lancement de deux premiers satellites en octobre 2011, elle est en cours de déploiement. 2 autres satellites ont été lancés un an plus tard en octobre 2012. 14 autres satellites seront mis en orbite d’ici fin 2014.

Pour les télécommunications, Iridium est également une constellation, en orbite plus basse, à environ 780 kilomètres, sur 6 plans orbitaux de 11 satellites. Les 66 satellites opérationnels, plus un certain nombre de « spares » prêts à prendre le relais en cas de panne, communiquent entre eux et forme ainsi le premier standard téléphonique spatial.

Du côté de l’orbite géostationnaire, pour le Vendée Globe c’est la flotte d’Inmarsat avec les 3 satellites Inmarsat-4, spécialisés en télécommunications avec les mobiles. Avec son réflecteur géant de 9 mètres de diamètre et son réseau de 120 antennes spirales, chaque satellite fournit 19 faisceaux larges et 228 faisceaux étroits. Il permet des liaisons jusqu’à 432 kbits/s avec le service FleetBroadband (BGAN). Les trois satellites ont été construits par Astrium.

Pour la météorologie, plusieurs satellites géostationnaires couvrent l’ensemble du globe depuis une orbite à la verticale de l’équateur :

  • Les 3 satellites d’Eumetsat (4 avec Meteosat 10 qui va être mis en service le 21 janvier 2013). Eumetsat opère Meteosat 9 (positionné au-dessus du méridien de Greenwich), Meteosat 7 dit « IODC » (au-dessus de l’océan indien presque à la verticale des Seychelles). Meteosat 8, le premier satellite de seconde génération, est à 9,5°E de longitude. Depuis le 15 janvier, Eumetsat fait évoluer ces positions pour préparer la mise en service de Meteosat 10, déjà en orbite, qui entrera en service opérationnel le 21 janvier.
  • Les 3 satellites de la NOAA (GOES-12, GOES-13 et GOES-15 opérés simultanément et GOES614 en stand-by).
  • Le satellite russe Elektro-L N1 de RosHydroMet.
  • Les satellites indiens INSAT-3A et Kalpana-I.
  • Les deux satellites chinois FY-2D et FY-2E (FY-2F est en attente).
  • Le satellite coréen COMS-1.
  • Le satellite japonais MTSAT-2 (Himawari-7).

Côté orbite basse, il y a les cinq satellites opérationnels de la constellation POES de la NOAA (NOAA-15 à NOAA 19), NPP SUOMI et les deux MetOp (Metop-A et Metop-B) en Service, sans parler de la constellation de satellites militaires DMSP.

Au total, cela fait au moins 21 satellites pour la météo. Ajoutons le satellite Jason-1 pour l’altimétrie spatiale et le satellite Radarsat-2 pour la détection des icebergs. Pour le sauvetage en mer, les 12 satellites embarquant les charges utiles du système Cospas-Sarsat sont déjà comptabilisés avec les satellites météo. Idem pour les charges utiles du système de collecte de données Argos.

Au total, si je n’ai rien oublié, cela nous donne donc au moins 116 satellites qui jouent d’une manière ou d’une autre et à un moment donné le rôle d’anges gardiens des skippers du Vendée Globe. Pas si solitaires…

 

Des Sables-d'Olonne à Toulouse sur mer

Un dernier point remarquable, déjà mentionné à l’occasion de la Novela en 2012 : le rôle central joué par une série d’équipes basées à Toulouse en support à toutes les activités en mer :

  • Météo France pour la prévision Météo.
  • Cospar-Sarsat pour le sauvetage en mer au Centre Spatial Toulousain du CNES.
  • La socité CLS pour la collecte des positions des balises Argos et la détection des icebergs à partir d’images satellite radar.
  • Mercator-Océan pour les bulletins de prévision des courants et de l’état de la mer.
  • Astrium Services et de Vizzada (avec un de ses teleports à Aussaguel) pour la fourniture des services de télécommunication par les satellites d’Inmarsat et d’Iridium.
  • Les équipes de recherche du LEGOS, de l'observatoire Midi-Pyrénées.

Vizzada - Astrium Services - Teleport Aussaguel - Inmarsat

Une photographie du teleport de Vizzada à Aussaguel, à 20 kilomètres au sud de Toulouse.
Crédit image : Astrium Services / Vizzada

 

Vendée Globe : un grand tour autour du Globe. Voyons si t’es caps…

L’objectif de la course est simple : réaliser le tour du monde à la voile, d’Ouest en Est, par les trois grands caps de Bonne Espérance, Leeuwin et Horn. A partir des Sables d’Olonne en Vendée, les skippers effectuent successivement une longue descente de l’océan Atlantique, la traversée périlleuse des mers du sud avec d’abord l’Océan Indien puis l’océan Pacifique, le plus grand océan du monde. Enfin la remontée de l’Atlantique et le retour vers le point de départ.

Tous les ingrédients sont réunis pour soumettre les skippers et leurs navires à rude épreuve : tempêtes du Cap Finisterre, approche des alizés, traversée du Pot au Noir (avec ses vents erratiques, ses orages violents, des pluies parfois diluviennes), le contournement de l’anticyclone de Sainte-Hélène, les vents violents et l’atmosphère humide des mers très au sud, presqu’à la limite des glaces avec le risque de croiser un iceberg ou, pire parce que plus difficile à détecter, des growlers, ces petits blocs de glace à la dérive.

Suit alors le début de la remontée dans l’atlantique sud puis le retour vers l’hémisphère nord et le froid. Jusqu’au bout, malgré la fatigue accumulée, la vigilance reste de mise pour éviter toute collision.

Le Vendée Globe est parfois surnommé l’Everest des mers…

 

En savoir plus :

 

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16 septembre 2011 5 16 /09 /septembre /2011 22:34

Cette image est extraite d'une scène acquise par le satellite Envisat le 10 septembre 2011. Elle montre une nouvelle et spectaculaire floraison de phytoplancton en mer de Barents au nord de la ville de Mourmansk. Mi-août, un phénomène similaire s'était produit un peu plus à l'ouest, au nord du Cap nord. Elle a fait l'objet d'un autre article sur le blog Un autre regard sur la Terre : vous y trouverez des explications plus détaillées sur ces floraisons phytoplancton. Notez également en haut à droite de l'image les jolis motifs et le relief glacé de la Nouvelle-Zemble (Novaya Zemlya), péninsule prolongeant l'Oural et culminant à 1070 mètres d'altitude.

 

Envisat---MERIS---Mer-de-Barents---10-09-2011.jpgImage acquise le 10 septembre 2011 à 9h48 UTC par le capteur MERIS du satellite européen Envisat.
La résolution est réduite d'un rapport 3 environ par rapport à l'image d'origine. Un traitement de rehaussement du contraste a été appliqué par Planète Sciences Midi-Pyrénées.
Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA)

 

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19 août 2011 5 19 /08 /août /2011 09:40

A la limite entre la mer de Norvège et la mer de Barents, le cap Nord (NordKapp), dans l’île de Magerøya, est considéré comme le point le plus au nord de l’Europe, avec plus de 70° de latitude. Du fait de l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre, le soleil de minuit est visible du 13 mai au 29 juillet.

Le 17 août, l’absence de nuages a permis au capteur MERIS du satellite d’observation européen Envisat de capturer cette image montrant une spectaculaire floraison de phytoplancton au large du Cap nord. La concentration de phytoplancton crée des teintes plus ou moins profondes dont les motifs servent de marqueurs des courants marins et des tourbillons.

 

Envisat - Cap nord - Mer de Barents - 17-08-2011 - 09h26Extrait d’une image acquise par le satellite Envisat le 17 août 2011 à 9h25 UTC. La résolution
est réduite d’un rapport 3 par rapport à l’image d’origine. Un traitement a été appliqué par Planète
Sciences Midi-Pyrénées pour améliorer le contraste à la surface de l’océan.
Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA).

Envisat - Cap nord - Mer de Barents - 17-08-2011 --copie-1Un extrait de la même image en pleine résolution (300 mètres).
Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA).


Le phénomène est également très nettement visible sur les mosaïques d’images des satellites Aqua et Terra que produit quotidiennement la NASA sur différentes régions du monde.

L’avantage des satellites d’observation en orbite basse, ceux dits à « orbite polaire », est qu’ils passent plusieurs fois par jour (à chaque cycle orbital en fait) au-dessus des régions polaires. La cadence de revisite est ainsi plus élevée qu’à la verticale de l’équateur. Il est donc possible d’avoir des images des régions à haute latitude chaque jour voir plusieurs fois par jours et de suivre les phénomènes évoluant rapidement : dérive des icebergs, surveillance et sécurité maritime.

La couverture nuageuse, assez dense dans ces régions, ne permet pas toujours d’exploiter les images optiques dans leur intégralité. Par curiosité, j’ai quand même regardé à partir de quand cette floraison de phytoplancton était détectable. Un peu plus d’un mois plus tôt, avant le 9 juillet, le phénomène n’est pas encore visible comme le montre cette mosaïque d’image du satellite Terra. On discerne une légère coloration bleue à partir du 19 juillet. A partir du 29 juillet, malgré les nuages, on peut constater que le développement du phytoplancton est bien avancé.

 

Devenir planton dans la marine : le rêve de Gotlib pour en voir de toutes les couleurs…

C’est le véritable poumon de la planète : à partir de l’énergie solaire, le phytoplancton produit par photosynthèse la moitié de l'oxygène que l'ensemble des êtres vivants respirent. Il est également à la base de la chaîne alimentaire (les réseaux trophiques) dans les océans et, en absorbant une partie du CO2, joue un rôle dans la machine climatique de notre planète.

La lumière est une des conditions essentielles de ce développement : le soleil du mois d’août et l’augmentation de la température de l’eau permettent ainsi ces floraisons spectaculaires (Algal bloom en anglais ou efflorescence algale) dans les océans des latitudes les plus élevées. Je vous renvoie à un précédent article du blog Un autre regard sur la Terre pour des explications plus complètes sur le sujet et sur le capteur MERIS d’ENVISAT, conçu précisément pour mesurer la couleur de l’eau.

Les nuances bleu turquoise laissent penser qu’il y a entre autres des algues coccolithophores très répandues, comme Emiliania huxleyi, ou des diatomées. L’efflorescence algale est favorisée par le réchauffement de l’eau (c’est au mois d’août qu’elle est la plus chaude) et sa stratification en couches plus au moins chaudes, la lumière du soleil de minuit, la salinité réduite des eaux de surface causée par l’afflux d’eau douce de la fonte des glaces. L’importance relative des différents nutriments (nitrates, phosphates, silicates) va faciliter le développement de telle ou telle espèce d’algue microscopique. Cette région à la limite entre la mer de Barents et la mer de Norvège est aussi l’endroit où plusieurs courants marins (le courant norvégien atlantique, le courant Persey, le courant de l’est du Spitsberg) se rejoignent.


 

La fonte des glace dans l'arctique

Sur la même image, plus au nord, on peut voir l'archipel François-Joseph, une ensemble de près de deux cents îles couvertes de glace et presqu’inhabitées. Entre 80° et 82° de latitude Nord, ce sont les îles les plus au nord du continent eurasiatique, à moins de 1000 km du pôle nord. Comme pour le phytoplancton, les blocs de glace de mer à la dérive servent de marqueurs des mouvements de l’océan en surface sous la forme de motifs matérialisant les tourbillons ou les courants marins. Je vous invite à consulter également le site MODIS rapid response qui propose des combinaisons des bandes spectrales particulières, comme la composition colorée dite « 3-6-7 », facilitant la distinction entre les nuages (en blanc) et les zones couvertes de glace (apparaissant en rouge). C’est très spectaculaire le long de la côte du Groënland.

 

Terra - Extrait Groenland - 367 - 1km - 17-08-2011Extrait d’une image acquise par le satellite américain Terra le 17 août 2011. Représentation selon
la composition colorée appelée “3-6-7”. Crédit image : NASA/GSFC, Rapid Response.

 

Voir le pays vert en rouge, ça laisse froid…

La composition colorée “3-6-7” facilite l’identification des zones couvertes de glace : dans cette combinaison de bandes spectrales, une bande visible (centrée sur la longueur d'onde 0,479 µm) pour laquelle la glace a une forte réflectance est affecté au canal rouge sur l’écran de représentation. Les canaux verts et bleus sont utilisés pour deux bandes spectrales dans le proche infra-rouge (1,652 µm et 2,155 µm) qui sont très absorbées par la glace. C’est la raison pour laquelle la glace et la neige apparaissent en rouge vif. Les petites gouttes d’eau en suspension dans les nuages ont une réflectance équivalente dans les trois bandes et apparaissent en blanc ou en gris clair. Les cristaux de glace dans les nuages les plus hauts prennent une coloration orangée ou rouge clair.

La végétation, qui absorbent les bandes 3 et 7 et réfléchit la bande 6 apparaît donc plutôt verdâtre. Les sols nus, comme c’est le cas sur la côte du Groënland, réfléchissent davantage les bandes 6 et 7 que la bande 3. Ils apparaissent donc en couleur cyan clair. C’est très net sur l’image présentée ci-dessus où les différentes situations sont visibles (les traits obliques correspondent aux limites des images utilisées dans la mosaïque).

 

Avion---Large-Groenland---20-07-2011.jpgVu d'avion entre Amsterdam et Los Angeles, le 20 juillet 2011, au large du Groënland : ça fond !
Crédit image : Alice


Protéger la peau de l’ours avant de l’avoir tué…

Ces images, si elles sont esthétiques, rappellent également les risques liés aux effets du réchauffement climatique dans cette région. Les ours polaires pourraient en être les victimes. En hiver, ils chassent les phoques à la surface de la banquise. Avec le début de l’été et la fonte de la banquise, les phoques remontent vers le nord. Les ours polaires des régions les plus au sud ne parviennent pas toujours à suivre le rapide recul des glaces et s’échouent sur la terre ferme. C’est une période de jeûne pour eux.

Selon le WWF, “lors de ces quatre dernières décennies, le nombre d’ours polaires a diminué de 70% et cette évolution négative se poursuit.… Une des raisons principales [de ce recul] est la fonte de la banquise provoquée par le réchauffement climatique. Les animaux ne peuvent plus constituer de réserves de graisse suffisantes pour survivre aux longs mois de disette de l’été ».

 

Envisat - Cap nord - Mer de Barents - 17-08-2011 - 09h26 -Au nord du cap Nord, un autre extrait de l’image acquise par le satellite Envisat le 17 août 2011à 9h25 UTC.
L’image est centrée sur l’archipel François-Joseph. La résolution est réduite d'un facteur 2 par rapport à
l'image originale. Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA).

 

En savoir plus :

 

Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

  • Travail sur la synthèse chlorophyllienne et le phytoplancton, son rôle dans la chaîne alimentaire et la production d’oxygène.
  • Travail sur le cycle des saisons dans les différentes régions du monde. En sélectionnant des images sans nuages sur les sites MIRAVI et Modis Rapid response ou en utilisant des images du radar ASAR d’Envisat, comparer d’une année à l’autre la situation dans l’arctique au cours de l’été.
  • Toujours en utilisant les sites MIRAVI ou MODIS rapid response, trouver d’autres exemples d’efflorescence algale dans d’autres régions du monde et à d’autres périodes de l’année.

 

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11 avril 2011 1 11 /04 /avril /2011 09:30

Ce n’est pas un phénomène exceptionnel : avec le retour du printemps et une situation anticyclonique sur la France, les conditions sont propices à des floraisons d’algues à la sortie des estuaires des fleuves de l’océan Atlantique. Celle-ci est assez spectaculaire comme le montrent les deux images ci-dessous acquises par le satellite Envisat les 6 et 9 avril 2011.

 

Algal bloom - Envisat - Meris - 06-04-2011 -10h49Extrait d'une première image acquise par le capteur MERIS du satellite européen Envisat le 6 avril
2011 à 10h49 UTC. La résolution de chaque image est d’environ 300 mètres. Un traitement a été
appliqué par Planète Sciences Midi-Pyrénées pour rehausser la dynamique de la couleur de l’eau.
Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA)

 

Algal bloom - Envisat - Meris - 09-04-2011 -10h39 Extrait d'une seconde image acquise par le capteur MERIS du satellite européen Envisat  le 9 avril
2011 à 10h39 UTC. Du nord au sud, la presqu’île de Quiberon et Belle Ile, Vannes, le golfe du Morbihan, Guérande, la Baule, Saint-Nazaire, Nantes et l’estuaire de la Loire, Noirmoutier, L’Ile-d’Yeu, les Sables-d’Olonne, La Tranche-sur-mer et la Faute-sur-mer (deux sévèrement touchées par la tempête Xynthia),
l’île de Ré, la Rochelle, Rochefort, Royan, l’estuaire de la Gironde et Bordeaux, les lacs d’Hourtin
et de Lacanau, le bassin d’Arcachon, le lac de Cazaux et de Sanguinet, le lac de Biscarosse.
Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA)

 

MERIS et la couleur de l’eau :

Ces deux images illustrent particulièrement bien l’intérêt du capteur MERIS ((Medium Resolution Imaging Spectrometer) : le choix de ses bandes spectrales a été optimisé pour permettre une analyse poussée des milieux océaniques (couleur de la mer, plancton, coraux, matières en suspension, etc.)

Embarqué sur le satellite Envisat, MERIS est un spectromètre imageur de moyenne résolution, mesurant le rayonnement solaire réfléchi par la surface de la Terre, les océans et les nuages. Le spectromètre de MERIS comporte 15 canaux fonctionnant dans les bandes spectrales visibles et proche infra-rouge, de 0,390 µm à 1,040 µm. Avec une fauchée (le champ couvert par les images) de 1150 km, MERIS assure une couverture totale de la surface terrestre en trois jours. La résolution spatiale est comprise entre 250-300m et 1200m, selon les canaux.

 

Envisat---Espagne---08-04-2011---11h16.jpgEgalement au large de l'Espagne et du Portugal , le 8 avril à 11h16 UTC, toujours sou l'oeil d'Envisat.
La matérialisation des tourbillons dans l'eau permet de comprendre pourquoi le phytoplancton et
la couleur de l'eau peuvent être utilisés comme marqueurs des courants de surface. La résolution
est diminuée d'un rapport 2 par rapport à l'image originale. Rehaussement de contraste appliqué
par Planète Sciences Midi-Pyrénées. Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA).


Floraison d'algues : c’est le bouquet…

Appelées Algal bloom en anglais, un bloom ou efflorescence algale est l’augmentation relativement rapide de la concentration d’une ou plusieurs espèces de phytoplancton dans l’eau. Se manifestant par une coloration ou une fluorescence de l’eau. Les marins sont parfois témoins de fluorescence spectaculaire dans le sillage de leur navire. Une telle prolifération rapide apparaît lorsqu’il y a de fortes concentrations d'éléments nutritifs dans l'eau douce ou l’eau de mer et des conditions favorables :

  • de la lumière,
  • une température suffisante,
  • des sels nutritifs en quantité suffisante, en particulier à la sortie des estuaires des fleuves là où les eaux sont abondamment chargées en éléments amenés depuis les bassins versants.


Le plancton marin végétal, la principale source d’oxygène sur notre planète…

C’est le véritable poumon de la planète, bien plus important que les forêts… Les océans recouvrent les deux tiers de la surface de la Terre et contiennent de grandes quantités de plancton végétal. Grâce à la photosynthèse, le phytoplancton produit la moitié de l'oxygène que nous respirons : les organismes végétaux utilisent l'énergie lumineuse pour transformer le carbone, l'azote, le phosphore ou le soufre sous forme miinérale, pour photosynthétiser les substances organiques qui leur sont nécessaires.

L'équation générale de la photosynthèse s'écrit de la façon suivante :

 

lumière

CO2 + H2 CH2O + O2

 

En présence de lumière, le gaz carbonique et l'eau produisent  du glucide et de l'oxygène. La lumière est nécessaire à cette réaction chimique. Elle est absorbée par les pigments photorécepteurs du plancton, parmi lesquels se trouve la chlorophylle.

La lumière est donc l'un des facteurs principaux agissant sur le développement des végétaux. La température et la salinité interviennent également.

Cette réaction chimique illustre comment les molécules ce carbone, d’oxygène, d’hydrogène ou d’azote se transforme en glucides, lipides, protéines. Le phosphore entre également dans la composition de macromolécules à la base de processus vitaux fondamentaux : l'ARN et l'ADN, l'ATP, les phospholipides et les phosphoprotéines. Les nutriments à la base de cette photosynthèse sont principalement :

  • des composés azotés : nitrate (NO3-), nitrite (NO2-) et ammonium (NH4+),
  • des composants phosphorés (phosphates : H2PO4-, HPO42-, PO43-).

On retrouve le même phénomène de photosynthèse dans l’agriculture et je vous renvoie à la lecture des pages sur l’agriculture de précision et sur le service Farmstar qui permet d’optimiser les apports d’engrais à partir de mesures de la surface foliaire et de la chlorophylle par satellite.

 

Les panaches à la sortie des estuaires des fleuves côtiers : une source de nutriments mais attention aux excès…

Présents sur ces images d’Envisat, les estuaires de la Gironde, la Loire et de la Vilaine, amènent dans l’océan des volumes importants d'eaux douces, turbides et riches en nutriments d'origine continentale. Ces panaches de fleuves alimentent ainsi une production de phytoplancton, se manifestant parfois au printemps par des épisodes spectaculaires avec une forte coloration des eaux. Cette production peut être favorisée par un régime anticyclonique, comme celui que la France a connu début avril 2011, période pendant laquelle ces deux images ont été acquises. 

Même si cette production est bénéfique pour la production primaire à la base de la chaîne alimentaire, elle peut parfois entraîner des déficits en oxygène dans l’eau ou d’efflorescences d’algues toxiques pour les moules et les huîtres. Ces phénomènes sont notamment liés à des déséquilibres entres les apports azotés (sous forme de nitrate d’origine agricole provenant, par le ruissellement des eaux de pluie, de l’épandage de lisier et d’engrais minéraux), alors que les apports naturels de silicium restent inchangés. Le développement des lessives sans phosphate a permis la diminution des excès de phosphates.

 

Dune du Pyla - Cap Ferret - Un autre regard sur la Terre A proximité du bassin d’Arcachon, la dune du Pyla depuis le Cap Ferret et l’ostréiculture, une activité économique essentielle de la région, très sensible aux microalgues toxiques (dinophysis). Les
interdictions de commercialisation ou de consommation et les méthodes d’analyse font
régulièrement débat chez les professionnels... Crédit image : Maud Denis

 

Arcachon - Navire CNRS INSU Le Planula IV, navire de recherche océanographique de l’INSU basé à Arcachon. Navire de 12m, il
intervient essentiellement à l'intérieur du Bassin d'Arcachon pour les recherches et d'observations de
l'OASU (Observatoire Aquitain des Sciences de l’Univers). La Division Technique de l'INSU (CNRS) ses
60 marins gèrent une flottille de navires répartis entre la Méditerranée, la Mer du Nord et la Manche
et l’Atlantique. Ces navires sont spécialement équipés pour l’étude scientifique des océans et des
zones côtières. Ils sont également utilisés pour l'enseignement de 2ème et 3ème cycle des Universités.
Crédit image : Maud Denis

 

En savoir plus :


Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

  • Travail sur la synthèse chlorophyllienne et le phytoplancton, son rôle dans la chaîne alimentaire et la production d’oxygène.
  • Travail sur la filière ostréicole dans le bassin d'Arcachon. Impacts du développement touristique, du changement climatique, etc.
  • En géographie, lecture des deux images le long du trait de côte avec successivement du nord au sud : la presqu’île de Quiberon et Belle Ile, Vannes, le golfe du Morbihan, Guérande, la Baule, Saint-Nazaire, Nantes et l’estuaire de la Loire, Noirmoutier, L’Ile-d’Yeu, les Sables-d’Olonne, La Tranche-sur-mer et la Faute-sur-mer (deux sévèrement touchées par la tempête Xynthia), l’île de Ré, la Rochelle, Rochefort, Royan, l’estuaire de la Gironde et Bordeaux, les lacs d’Hourtin et de Lacanau, le bassin d’Arcachon, le lac de Cazaux et de Sanguinet, le lac de Biscarosse.

 

 

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8 novembre 2010 1 08 /11 /novembre /2010 23:30

Bientôt la quille…

Sauf avarie de dernière minute, Franck Cammas, le skipper de Groupama 3, est sur le point d’emporter la Route du Rhum 2010, dans la catégorie « Ultime », les très grands multicoques. Selon le classement publié sur le site de la course le 9 novembre 2010 à 7h41, Franck Cammas n’est plus qu’à 78 milles de la ligne d’arrivée en Guadeloupe, devant Thomas Coville sur Sodebo, 187 milles derrière Cammas, et Francis Joyon sur Idec à 266 milles du leader. Lundi soir, la vitesse est d’environ 16 nœuds pour les nœuds premiers et 14 nœuds pour le troisième. Mardi matin, celle de Franck Cammas n'était plus que de 7 noeuds.

Parti le 31 octobre de Saint-Malo, Franck Cammas devrait arriver mardi après-midi (en heure de la métropole) : les vents à l'arrivée sont très faibles... 

Franck Cammas ne battra cependant pas le record établi par Lionel Lemonchois lors de la précédente édition de la Route du Rhum, en 2006 (7 jours 17 heures 19 minutes) : pour cela, il aurait du atteindre Pointe-à-Pitre lundi matin…

Dans la catégorie « Imoca » (bateaux monocoques de 60 soixante pieds, soit un peu plus de 18 mètres), c’est Roland Jourdain sur Veolia Environnement qui est en tête à 1025 milles de l’arrivée, devant Armel le Cléach.

 

final-route-du-rhum---MODIS---08-11-2010.jpgDernière "ligne droite" dans la route du rhum pour Franck Cammas : après avoir viré la bouée de
Basse-Terre et fait route au sud, vers les Saintes, Groupama 3 a viré de bord et mis le cap vers
Pointe-à-Pitre
. Sur Google Earth, superposition des dernières positions collectées par CLS sur
une image MODIS du satellite Terra acquise le 8 novembre 2010
(Crédit image :
NASA/GSFC, MODIS Rapid Response).

 

Le routage dans les grandes courses à la voile

Le routage est un procédé d’assistance des skippers : les routeurs essaient de trouver la route optimale pour un navire déterminé et pour un voyage déterminé en tenant compte des prévisions météorologiques, des courants et des conditions météorologiques spéciales.

Pour cela, le routeur s’appuie sur des outils informatiques lui permettant de récolter un maximum d’informations météorologiques. Il détermine ainsi plusieurs choix de trajectoires, transmis aux navigateurs. Pour la course du rhum 2010, les concurrents engagés en classe Imoca et en Class40 n’ont pas droit au routage.

Pour Sylvain Mondon, prévisionniste et routeur à Météo-France Sports, qui a assuré en 2006 le routage du skipper Lionel Lemonchois, « la route la plus rapide dépend à la fois des conditions météorologiques sur l'Atlantique Nord et des caractéristiques du bateau. Même si la configuration météo est identique pour chaque catégorie, les bateaux n'ont pas tout à fait les mêmes atouts… Un skipper peut naviguer haut en latitude dans la première partie du parcours. La distance à parcourir est courte, mais la route est risquée car les vents sont forts. Un autre skipper choisira une route plus sud dès le départ pour rechercher les vents proches de l'anticyclone des Açores. Cette route est moins exposée mais plus longue car les vents sont plus faibles. Pour la deuxième moitié de parcours (après l'archipel des Açores), le paramètre important de cette navigation tropicale est l'angle du vent, pouvant favoriser chacune des routes à tour de rôle en fonction des variations des Alizés. »

 

Courants-Mercator-et-positions-route-du-rhum---09-11-2010.jpgAvec Google Earth, superposition d'une prévision de courant établie par Mercator-Océan pour le
10 novembre 2010 avec les positions des différents concurrent. Certains d'entre eux sont encore loin
de la ligne d'arrivée ! Pour la route du rhum 2010, c'est la société CLS qui équipe les concurrents de
balises de localisation et de demande d'assistance. Superposition des données réalisée par
Planète Sciences Midi-Pyrénées.

En 2002, Mercator Océan avait élaboré une version inédite de ses bulletins pour le navigateur Joé Seeten, arrivé troisième des monocoques. Son routeur, Denis Theunynck avait utilisé les informations par Mercator Océan qui identifiaient des zones tourbillonnaires de directions parfois totalement opposées aux grands schémas océaniques traditionnels, au niveau du Cap Finisterre, des Açores et de l'entrée dans la mer des Antilles.

Les analyses fournies par Mercator furent particulièrement utiles dans la dernière partie de la course. En l'absence d'alizés du Sud Est, une trajectoire oscillante était nécessaire pour parcourir les 600 derniers milles. Le vent étant prévu particulièrement stable, une étude approfondie des informations fournies par Mercator permettait d'envisager un gain de route, lié aux courants, de 45 milles dans l'Ouest/Nord-Ouest pour les 48 dernières heures avant l'atterrissage sur Marie-Galante. L'ensemble de ces données permit de proposer à Joé Setten des options de route qui tenaient compte des vents, des courants que ses qualités de barreur et de régleur lui permirent d'exploiter pour atteindre la troisième place et s'y maintenir…

 

Atelier-Joe-Setten-2.jpg

Joe Setten raconte son expérience pendant la route du rhum au cours d'un atelier pédagogioque sur l'océanographie spatiale organisé par Planète Sciences Midi-Pyrénées. Crédit image : Gédéon

 

Un bon endroit pour voir les satellites en action : aller à la mer !

On mentionne parfois la similitude entre la situation de l’équipage d’un vaisseau spatial et celui de l’équipage d’un bateau ou d’un sous-marin, surtout dans le cas de missions de longue durée : isolement, absence de contact direct avec la terre, etc. En réalité, un rapide inventaire montre que la navigation en mer et la pêche sont certainement parmi les plus grands utilisateurs des applications spatiales.

Qu’il s’agisse d’un thonier industriel ou d’un trimaran de course, l’équipage, en mer, suit de près la météorologie, dont les prévisions s’appuient sur les satellites Météosat ou Metop. Il bénéficie du téléphone et télécommunications numériques offertes par Inmarsat. Le système GPS et bientôt Galileo l’aident à naviguer et à choisir la route la plus adaptée. En cas d’accident, l’équipage sait que sa balise Argos ou le système COSPAS-SARSAT veillent sur lui et, si nécessaire, transmettront sa position aux services de secours.

Pour optimiser leur route, certains utilisent même les prévisions de Mercator-Océan produits à partir des données d’altimétrie transmises par les satellites Jason. C’est vrai également pour les sous-marins qui utilisent des informations similaires pour connaître la position des tourbillons, des fronts thermiques et de la thermocline pour optimiser les performances de détection de leurs sonars ou, au contraire, faire preuve de discrétion et exploiter l’environnement marin pour se dissimuler.

Les pêcheurs exploitent cartes de courant, de température de surface de la mer (capteurs AVHRR des satellites NOAA ou AATSR sur Envisat) et de couleur de l’eau (capteur MERIS sur Envisat ou MODIS sur Terra et Aqua) pour localiser les fronts thermiques et les limites des zones riches en phytoplancton, afin de définir leur stratégie de pêche.

A terre, les systèmes de surveillance de navires vérifient, en collectant les données Argos ou GPS transmises en temps réel, que les flottes de pêche opèrent dans les zones et pendant les périodes autorisées. Dans certaines régions du monde, les satellites Spot, Envisat ou Terrasar-X détectent ceux qui trichent en mettant leur balise hors tension et ceux qui pratiquent des activités illégales.

 

Terrasar-X---Gibraltar---SE.jpg

Navires traversant le détroit de Gibraltar. Image acquise le 10 août 2007 par le satellite radar
TerraSAR-X. Crédit image : Infoterra.

 

Les satellites Radar apportent également une aide précieuse dans les mers froides pour détecter la présence de glaces dérivantes pouvant présenter un risque pour la navigation. Ailleurs leurs caractéristiques leur permettent de localiser les nappes d’hydrocarbures, qu’il s’agisse d’accidents ou d’opérations de dégazage.

Dans les ports, les satellites optiques ayant une grande capacité de revisite aident à contrôler l’activité et identifier d’éventuels trafics illégaux.

Au total, un navire de pêche moderne peut utiliser les services de plusieurs dizaines de satellites différents.

 

Besoin ou mission Techniques spatiales utilisées
Prévision météorologique Satellites géostationnaires (exemple : Météosat) ou à défilement (NOAA, Metop)
Téléphonie, transmission de données et Internet Satellites de télécommunication géostationnaires (exemple : Inmarsat) ou constellations (Iridium)
Navigation Balises ARGOS, Systèmes GPS, EGNOS et Galileo
Envoi d’alerte et signaux de détresse

Balises ARGOS
Système COSPAS-SARSAT

Prévision de l’état de la mer et des courants. Routage Altimétrie spatiale (Topex-Poséidon, Jason, Sentinel 3) et modélisation (exemple : Mercator-Océan)
Suivi d’animaux marins et de bouées dérivantes Balises ARGOS (CLS)
Aide à la pêche et gestion des ressources Satellites d’observation de la Terre : température de surface (NOAA - AVHRR, Envisat - AATSR), couleur de l’eau (Seawifs, Envisat - MERIS, Aqua - MODIS), altimétrie (Topex-Poséidon, Jason), etc.
Surveillance des zones de pêche Balises (exemple : ARGOS) et système VMS.
Collecte de données de capture Satellites de télécommunication géostationnaires (exemple : Inmarsat) ou constellations (Iridium), ARGOS
Surveillance des zones d’aquaculture Satellites d’observation de la Terre. Observation optique à haute résolution (Spot 5) ou mesure de la couleur de l’eau (Envisat - Meris, Aqua - MODIS, Sentinel 3) pour la détection des floraisons d’algues.
Détection et localisation de navires (pratiques illégales) Satellites d’observation de la Terre optique (Spot 5) ou Radar à ouverture synthétique (Envisat ASAR, Radarsat, Cosmo-Skymed, Terrasar-X). Utilisés avec un VMS, ces satellites permettent de détecter les navires non autorisés.
Détection des pollutions par hydrocarbures Satellites Radar à ouverture synthétique (SAR) : Envisat - ASAR, Radarsat, Cosmo-Skymed, Terrasar-X
Détection de glaces flottantes et d’icebergs Satellites Radar à ouverture synthétique (SAR) : Envisat - ASAR, Radarsat, Cosmo-Skymed, Terrasar-X
Acoustique sous-marine et lutte anti-sous marine Altimétrie spatiale et modélisation (SHOM)

   Les satellites et les applications spatiales en mer

 

Les bulletins de Mercator-Océan publiés pendant la route du rhum

Mercator Océan publie ses bulletins de prévision tous les mercredis. Chaque bulletin comporte une analyse de la situation courante et deux prévisions pour la semaine qui suit et la semaine suivante.

Pour la route du rhum 2010, ce sont les bulletins datés du 27 octobre et de 3 novembre qui sont les plus adaptés. Je publie ici les deux analyses datées du 27 octobre et du 3 novembre ainsi qu’une prévision établie le 3 novembre pour la date du 10 novembre. Il s’agit de cartes de vitesse de courant de surface

En modélisant l’océan en trois dimensions, Mercator-Océan produit des cartes de surface et de profondeur de plusieurs paramètres intéressant les marins et les scientifiques. (température, salinité, etc.) Les cartes, pour différentes régions, sont disponibles sur le site de Mercator-Océan.

 

Mercator---Europe-Africa--courant---analyse-27-10-2010.png Mercator---Europe-Africa--courant---analyse-3-11-2010.png Mercator---Europe-Africa--courant---prevision-3-11-2010-1S.png

Trois cartes de courant de surface produites par Mercator-Océan : analyse du 27/10/2010,
analyse du 3/11/2010, prévision pour le 10/11/2010 calculée le 3/11/2010.
Crédit image : Mercator-Océan

Mercator-Océan joue également un rôle important dans le programme européen GMES (Global Monitoring for Environement and Security) et son volet de surveillance et de modélisation de l'environnement marin. Basé à Toulouse, Mercator-Océan coordonne le projet MyOcean, qui préfigure le futur service opérationnel GMES appliqué aux océans et à l'environnement marin. L'image à droite montre un exemple de carte de température de surface produit par Myocean en septembre 2010 avec des motifs tourbillonnaires liés au transfert d'eau entre l'atlantique (plus froid) et la Méditerranée plus chaude (cliquer sur l'image pour des explications plus détaillées, en anglais, sur le site du projet Myocean).

201009_gibraltar.jpg

 

En savoir plus :

 

Suggestions d'utilisations pédagogiques en classe :

  • Comme d'habitude, d'abord s'intéresser aux unités de mesures : milles, noeuds, conversion en kilomètres et en kilomètres / heure. Origine et justification des unités utilisés par les marins.
  • Travail sur la circulation océanique.
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5 juillet 2010 1 05 /07 /juillet /2010 01:31

Pendant la conférence Living Planet qui s’est tenue du 28 juin au 2 juillet à Bergen en Norvège, l’Agence Spatiale Européenne avait invité plusieurs scientifiques à faire le point sur les données d'humidité et de salinité fournies par le nouveau satellite SMOS.

Après la phase de calibration et de mise en service, SMOS a commencé en mai 2010 à fournir des mesures de manière opérationnelle. Les premiers résultats sur un période d’un mois sont très encourageants et dépassent les attentes des chercheurs. Les traitements complets des données devraient permettre d’atteindre la précision recherchée. Planète Sciences Midi-Pyrénées a mis au point des modules pédagogiques autour de ces notions de salinité et de circulation océanique.

 

smos final newVue d'artiste de SMOS en orbite autour de la Terre avec ses antennes déployées
(Crédit image : ESA Astrium)

 

SMOS, un satellite pour la mesure de l’humidité des sols et de salinité des océans (Soil Moisture and Ocean Salinity)

Le satellite européen SMOS a été lancé en même temps que Proba-2 le 2 novembre 2009 par une fusée Rockot depuis la base de Plesetsk en Russie.

SMOS embarque 69 capteurs et son envergure, un fois les antennes déployées, atteint 8 mètres. La charge utile de SMOS est le radiomètre MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis) : il s’agit d’un imageur micro-ondes à synthèse d'ouverture en bande L (21 cm de longueur d’onde, 1,4 gigahertz) installé sur trois bras déployables. SMOS pèse au lancement 660 kg : 282 kg pour la plate-forme, 350 kg pour la charge utile et 28 kg d’hydrazine pour les manœuvres en orbite.

En orbite à 755 km d’altitude, l’objectif de cette mission de l’Agence Spatiale Européenne est de collecter deux types de mesure :

  • Le degré d’humidité de surface des sols influence la météorologie en raison des échanges d'énergie entre sol et atmosphère : l'évaporation, l'infiltration et l'écoulement varient selon l’humidité superficielle La réserve d’eau pour la végétation dépend fortement de l'humidité des sols dans la zone des racines des plantes. Après calibration complète, SMOS devrait mesurer l'humidité des sols avec une précision de 0.04 m³/m³ et une résolution spatiale meilleure que 50 km au minimum tous les 3 jours
  • La salinité de la couche superficielle des océans. La salinité des océans contribue à la circulation des masses d’eau (phénomène dit de « tapis roulant ») et à sa relation avec le climat. Dans les régions sub-polaires du nord de l’Atlantique, les apports d’eau de basse salinité influencent la circulation thermohaline profonde et le transport de chaleur méridional. Les variations de la salinité influencent également les mouvements de surface des océans tropicaux. SMOS a pour objectif de fournir des cartes de salinité globales de l'eau en surface des océans à 0.1 PSU (Practical Salinity Unit) avec une résolution spatiale de 200 km tous les 10 jours.

SMOS effectue quinze révolutions autour de notre planète par 24 heures et produit tous les trois jours une carte complète de la surface terrestre avec une résolution de 50 km par pixel et une profondeur d’un centimètre. SMOS mesure une température de brillance (c’est la température qu'aurait un corps noir émettant le même flux de rayonnement que la surface observée).

L’enjeu est de contribuer à une meilleure compréhension du cycle de l’eau et d’améliorer la prévision météorologique et la recherche sur le climat.

cycle eau1

Les composantes du cycle de l'eau
(Crédit image : ESA / Medialab)

L'ensemble de la mission SMOS est sous la responsabilité de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) et est réalisée en coopération avec le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES - France) et le Centre pour le Développement Industriel et Technique (CDTI - Espagne). Thalès Alenia Space est le maître d’œuvre industriel du programme SMOS et fournit la plate-forme. Astrium Espagne a assuré la maîtrise d’œuvre de la conception et construction de la charge utile.

Pour l’exploitation scientifique, Le principal investigateur de la mission SMOS est le CESBIO, dirigé par Yann Kerr, une unité mixte de recherche qui dépend du CNES, de l'Université Paul Sabatier de Toulouse, du CNRS et de l'IRD.

Afin de vérifier l’utilité des données SMOS pour la prévision météorologique, les informations collectées sont également fournies, aux centres météorologiques comme l’ECMWF (Centre Européen pour les Prévisions Météorologiques à Moyen Terme).


SMOS SM jun10Une carte globale d'humidité des sols produits par le CESBIO et présentée à Bergen
pendant la conférence Living Planet de l'ESA (Crédit image : ESA - CESBIO)

 

Une unité pour mesurer la salinité des océans :

En 1978, l’UNESCO a défini une unité de mesure de la concentration des sels dissous dans l’eau : la « practical salinity unit » (PSU) ou unité de salinité pratique. Elle correspond à un ratio de conductivité par rapport à une référence. C’est donc une unité sans dimension.

La salinité (S) d'un échantillon d'eau est donnée par le rapport K de la conductivité électrique de cet échantillon d'eau de mer à 15 °C et à la pression atmosphérique normale, avec la conductivité d'une solution de chlorure de potassium (KCl) dans laquelle la fraction en masse de KCl est 0,0324356, à la même température et même pression. Si ce rapport K est égal à 1 on dit que la salinité est de 35.

1 psu correspond à 1 gramme de sel par kilogramme d’eau. L’eau de mer à une salinité moyenne d’environ 35 psu. En pratique, elle est mesurée indirectement par la conductivité électrique.

La salinité était exprimée auparavant en parties par millier (ppm ou O/oo). La précision de mesure de SMOS (0,1 psu) est équivalente à 1 gramme de sel dans 10 litres d’eau.


Monthly composite asc4Carte de salinité globale des océans - synthèse mensuelle pour le mois de mai 2010
(Crédit image :
ESA - Ifremer, N. Reul)

 

Suggestions d’utilisation pédagogique en classe :

  • Travail sur la circulation océanique : en collaboration avec ses partenaires scientifiques (CNES, CESBIO, Mercator-Océan), dans le cadre du projet "Un autre  regard sur la Terre", Planète Sciences Midi-Pyrénées a conçu une série de modules d’animation pédagogique et d’expérimentation sur le thème de la circulation océanique et des paramètres qui l’influencent : températures des masses d’eau et salinité. Dans les deux cas, les expériences proposées mettent en évidence les effets dus aux différences de masse volumique, soit à cause de la température (eau froide plus dense) soit à cause de la salinité (eau salée plus dense). Les enseignants intéressés par ces modules pédagogiques peuvent contacter directement Planète Sciences Midi-Pyrénées.
  • Travail sur le cycle de l’eau, sous forme bibliographique ou expérimentale. Planète Sciences Midi-Pyrénées recherche des enseignants souhaitant participer à la mise au point ou à l’évaluation de nouveaux modules expérimentaux.

DSCF1604

Animation conçue par Planète Sciences Midi-Pyrénées autour de la salinité et de mouvement des
masses d'eau de salinités différentes (Crédit photo : Gil Denis / Planète Sciences Midi-Pyrénées)

roulocean.jpgExemple d'expérience conçue par Planète Sciences Midi-Pyrénées. Dans ce cas, deux colorants
alimentaires mettent en évidence les mouvements de l'eau réchauffée à gauche par
des résistances chauffantes et refroidie à droite par des glaçons
(Crédit photo : Gil Denis / Planète Sciences Midi-Pyrénées)

 

En savoir plus :

 

 

 

 

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9 juin 2010 3 09 /06 /juin /2010 08:10

Depuis 1993, les satellites d'altimétrie spatiale fournissent des mesures d'un nouveau type pour étudier et comprendre les interactions complexes entre les océans et l'atmosphère. Les produits issues des données Jason-2 récentes, fournies par le laboratoire JPL, illustrent le phénomène El Nino qui est un des exemples les plus connus de ces interactions.

Jason-2--SLR-15-05-2010.jpgCarte de variation interannuelle de hauteur de surface de la mer à partir de données Jason-2
(15 mai 2010,
crédit image : NASA/JPL-Caltec)

Que signifie le terme "Sea Level Residuals" :

Les données d'altimétrie sont traitées de manière à mettre en évidence la variation interannuelle de hauteur de surface de la mer. La hauteur moyennes, les variations saisonnières, les effets de marée et les tendances à long terme ont été supprimés.

 

Les satellites d'altimétrie et l'importance de la continuité des observations :

Les satellites d’altimétrie spatiales, le traitement et l’analyse de leur données sont un progrès majeur dans les progrès de la compréhension des océans et de leur dynamique et de nombreux phénomènes océaniques à cycle long (comme El Nino) et du rôle des océans dans l’évolution du climat et de ses conséquences.

En France, ces travaux ont été au cœur d’une coopération entre le CNES et la NASA, qui a été déterminante.

Le satellite Topex/Poséidon a été lancé le 10 août 1992 avec pour mission "observer et comprendre la circulation océanique". Il a à bord deux radars altimètres et différents systèmes de localisation précise, dont le système Doris. La mission De Topex-Poseidon s'est terminée officiellement en janvier 2006, suite à un incident sur une des roues d'inertie du satellite intervenu en octobre 2005.

Jason-1 a été lancé le 7 décembre 2001. Sa durée de vie, annoncée pour 5 ans est déjà dépassée et les capacités optimales du satellite aujourd'hui laissent encore augurer de belles performances. L’orbite est la même que celle de Topex/Poseidon.

Le lancement du satellite Jason-2 a été effectué en juin 2008. Alors qu’initialement les satellites Jason-1 et Jason-2 se suivaient à moins d’une minute d'intervalle, en février 2009, Jason-1 a été volontairement décalé sur une nouvelle orbite : Il tourne ainsi à mi-chemin entre ses anciennes traces : les débuts de chaque cycle de Jason-1 et Jason-2 sont décalés de 5 jours. Cette nouvelle configuration est meilleure pour les besoins des applications temps réel.


 

 

Animation montrant l'historique des mesures d'altimétrie de 1993 à 2010
centrée sur la zone d'intérêt pour El Nino (
crédit image : NASA/JPL-Caltech)

 

En région Midi-Pyrénées, à Toulouse, des équipes à la pointe de la recherche : 

Une importante activité de recherche s’est développée autour de ses outils. En France, à Toulouse, on peut citer en particulier les équipes du CNES, le laboratoire LEGOS de l’observatoire Midi-Pyrénées, Mercator-Océan et la société CLS. Les chercheurs du domaine, souvent dans un cadre de coopérations européennes ou internationales, contribuent de manière importante aux travaux du GIEC (IPCC) sur le changement climatique et ses conséquences.

 

En savoir plus :

  • Le site du LEGOS à Toulouse : Le LEGOS est un laboratoire mixte créé par 4 organismes : le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS, Département des Sciences de l'Univers), l'Institut de Recherche pour le Développement (IRD) et l'Université Paul Sabatier (UPS). Il est un des sept laboratoires de l'Observatoire Midi-Pyrénées (OMP).
  • Le site de Mercator-Océan à Toulouse.
  • Le site du JPL (NASA) sur la mesure de la topographie de la surface des océans depuis l'espace.

Suggestions d'utilisation pédagogique :

  • Etude bibliographique sur le phénomène El Nino et ses conséquences sur l'environnement et les activités humaines.
  • Etude bibliographique sur l'altimétrie spatiale et la mesure du niveau de la mer (et sa variabilité). Avec un jeu : faire la liste des satellites en service qui jouent un rôle dans l'observation et la modélisation des océans.
  • Sur le site de Mercator-Océan, consulter des bulletins d'observation et de prévision, à l'échelle globale et régionale.
  • Projets et outils pédagogiques développés par Planète Sciences Midi-Pyrénées en partenariat avec le CNES et Mercator-Océan sur l'océanographie opérationnelle : panneaux pédagogiques, maquette de la circulation océanique, expériences sur la formation des courants et les déplacements de la colonne d'eau entre le fond et la surface (contacter Planète Sciences Midi-Pyrénées pour connaître les conditions d'utilisation).


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Publié par Gédéon - dans Océanographie
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  • : Un autre regard sur la Terre
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  • Gédéon
  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre.
Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées
  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre. Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées

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