Une île "vue" par un altimètre

Image du mois - décembre 2010

Le récif d'Erica (Pacifique), vue par un instrument optique (à gauche) et reconstitué d'après les données altimétriques (à droite) (Crédits Ifremer)

 
La surface de l'océan n'est que très rarement parfaitement lisse. Le vent et les vagues agitent la surface, mais la présence de récifs immergés, de films de surface (pétrole ou algues), de petites îles ou par les courants de surface peuvent modifier la rugosité dela surface.
En pratique, un altimètre mesure la puissance du radar rétrodiffusée par la surface de l'océan. Il est donc particulièrement sensible à la rugosité de surface, qui modifie la réflection des ondes radar. La mesure correspondante s'appelle le coefficient de rétrodiffusion. Dans les données standard altimétriques (GDR), ce paramètre est fourni toutes les secondes, et représente une moyenne sur la tâche au sol de l'altimètre (soit un disque de 15 km de diamètre). Comme les phénomènes cités plus haut varient en général à des échelles plus petites, ils ne peuvent être détectés en utilisant ces données. Cependant, si on considère les formes d'ondes à haute résolution (20 par seconde), un altimètre peut aussi être considéré comme un imageur de la rugosité de surface, dont la géométrie est certes plus complexe que pour une caméra dans le sens que les pixels ne sont plus des rectangles mais des anneaux. Il est cependant possible de calculer la matrice image qui ne dépend que des paramètres d'orbite du satellite et des caractéristiques du capteur. Cette matrice peut ensuite être inversée et utiliser pour estimer la rugosité de surface avec une résolution de l'ordre de 300 m.

Cette méthode a été appliquée aux données Jason-1 et Jason-2 pour un petit récif (Erika) en Mer de Chine  méridionale. Ce récif, d'une taille de 2 km sur 3 km, n'est qu'à une profondeur de 2 m et son côté est peut émerger à marée basse.  Les surfaces émergées très réflechissantes donnent alors une signature caractéristiques sur le flanc est. A marée haute, le récif est submergée mais sa présence atténue les vagues et la rugosité de surface.

 
Processus d'imagerie d'après l'altimétrie. La surface en bas représente la surface de l'océan. Chacun de ses points contribue à  un ensemble d'éléments dans l'espace des forme d'ondes (surface du haut). Cet ensemble constitue une parabole déterminée par les caractéristiques de l'orbite du satellite. Parallèlement, chacun des  éléments de l'espace des formes d'onde est l'image d'un ensemble de points de la surface de l'océan, qui forment soit un disque au nadir, soit un anneau en dehors.  Si on considère un groupe de formes d'ondes (par exemple en bordeaux sur la figure), il est l'image de l'ensemble des points bleus sur la surface de l'océan. Dans cet ensemble, les points rouges sont ceux qui ne contribuent qu'aux formes d'ondes bordeaux (voir l'animation, 3.4 Mo) (Crédits Ifremer)

 

 

 

 

 

 

Voir aussi :

Références:

  • Tournadre J, B. Chapron and N. Reul, 2010: High resolution imaging of the ocean surface backscatter by inversion of Altimeter waveforms. Submitted to J. Atmos. Ocean. Tech.