Des marins bravent les océans pour la science

Les scientifiques qui travaillent à la validation des données du satellite SMOS de l'ESA, mis en orbite le 2 novembre, vont obtenir de l'aide des skippers en compétition dans la nouvelle course autour du monde en solitaire, la SolOcéane.

La SolOcéane sera la première dans l'histoire des courses océaniques qui mettra en compétition des monocoques high-tech, tous identiques, et ayant une vocation scientifique.
L'instrument MIRAS placé sur le satellite d'observation de la terre SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) a été mis en fonction, début décembre et collecte, à présent, des données pour établir la première cartographie à l'échelle planétaire de l'humidité des sols et de la salinité des océans. Les données fournies par MIRAS seront primordiales pour la prévision météorologique, le suivi des changements climatiques, la gestion des ressources en eau, pour la planification agricole, l'étude des courants marins et l'anticipation des phénomènes extrêmes telles que les inondations.
Pour valider l'exactitude des instruments qui équipent le satellite, les données satellitaires doivent être comparées à des mesures effectuées in-situ. Or, ces informations in-situ sont : soit très inégalement réparties sur le Globe, avec, notamment, peu de mesures dans l'hémisphère sud (40 % du parcours de la SolOcéane) ; des mesures trop peu nombreuses, irrégulières et pas assez fréquentes. Bref, les informations de qualité font défaut aux scientifiques du monde entier.

La course SolOcéane a été conçue dès son origine, en 2005, avec un volet scientifique : la Campagne OceanoScientific, parrainée par le Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche. Sa vocation est d'aider les scientifiques du monde entier à mieux comprendre l'évolution du phénomène de réchauffement climatique de la planète. Les marins en compétition pour la course SolOcéane collecteront des mesures océanographiques et atmosphériques tout au long de leur traversée maritime de 48 000 km, qui les conduira au sud des trois caps continentaux, dans des contrées peu explorées, à bord des Monotypes SolOceans.
Le Monotype SolOceans est un véritable navire scientifique, qui répond aux normes définies par quelques uns des plus éminents chercheurs impliqués dans l'estimation du changement climatique. Chaque voilier dispose du kit OceanoScientific, un équipement qui permet de recueillir huit sortes de données, définies par les scientifiques : force et direction du vent réel, humidité et température de l'air, pression atmosphérique, température de la surface de la mer, salinité de l'eau de mer en surface et pression partielle de dioxyde de carbone (pCO2) de l'eau de mer en surface

Le 29 novembre, à 13 heures très précisément, par un vent de force 7, la skipper australienne Liz Wardley a pris le départ, devant Caen - Ouistreham, en Basse-Normandie, du Tour du Monde de reconnaissance destiné à préparer la première édition de la SolOcéane (course autour du monde en solitaire "à armes égales" en deux étapes, départ prévu le 23 octobre 2011). En solitaire à bord d'un Monotype SolOceans, un voilier de 16 mètres, tout en carbone, « made in Normandy ». A bord, des détecteurs vont recueillir des données sur la salinité des océans qu'elle traversera tout au long de sa course.
La première étape conduira Liz Wardley de la France vers la Nouvelle Zélande, en passant par le Cap de bonne espérance en Afrique du sud et le cap Leeuwin en Australie. La seconde étape bouclera le tour du monde, de Wellington, capitale de la Nouvelle Zélande, à Cherbourg (Basse-Normandie), via l'Océan Pacifique, le Cap Horn, au sud, avant de traverser au nord, l'Atlantique en direction de la France, où Liz Wardley est attendu vers la mi-mars.

L'acquisition des données se fera de manière automatique. Liz Wardley n'aura donc pas à intervenir sur les instruments à bord. Les données acquises seront numérisées et transmises automatiquement aux scientifiques à terre, par satellite à METEO FRANCE et au centre de données CORIOLIS, un projet européen pluri-organisme auquel contribuent le CNES, l'IFREMER, l'INSU-CNRS, l'IPEV (Institut Polaire Français Paul-Emile Victor), l'IRD (Institut de Recherche pour le Développement), METEO FRANCE et le SHOM (Service Hydrographique et Océanographique de la Marine).
« La cadence d'acquisition de ces données in-situ oscillera entre la minute et l'heure selon les variables et nos besoins scientifiques », détaille Fabienne Gaillard, chercheur à l'IFREMER au LPO (Laboratoire de Physique des Océans) et responsable du Projet GLOSCAL (Global Ocean sea surface Salinity : Calibration and validation) pour SMOS. « Une transmission de la mer à la terre se fera automatiquement vers les centres opérationnels pour une utilisation immédiate : prévisions à court et à moyen terme, prévisions saisonnières, validation des données satellitaires. ».
Rappelons que L'IFREMER, Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer, contribue, par ses travaux et expertises à la connaissance des océans et de leurs ressources, à la surveillance du milieu marin et littoral et au développement durable des activités maritimes. À ces fins, il conçoit et met en oeuvre des outils d'observation, d'expérimentation et de surveillance, et gère la flotte océanographique française pour l'ensemble de la communauté scientifique.

Pour valider les données de SMOS, les scientifiques ont besoin de comparer leurs mesures à des séries de qualité qui s'étendent à des aires géographiques significatives, de conditions géophysiques variées et fournissent une couverture temporelle suffisante. Grâce à ses capteurs à bord et sa course à travers des zones peu explorées, les données collectées par la SolOcéane satisfont ces besoins.« Dans ces conditions, la Campagne OceanoScientific est une réelle aubaine pour nous autres chercheurs », estime Fabienne Gaillard.
Les données du satellite SMOS et celles de la SolOcéane vont être analysées statistiquement, puis comparées. Toutes disparités constatées entre les deux devront être interprétées, puis des recommandations et des modifications des algorithmes devront être réalisées.


SolOcéane a été créée par SailingOne afin d'allier le sport et les recherches scientifiques. Ces recherches scientifiques sont menées par la campagne OceanoScientific, organisée par SailingOne, avec l'aide de l'Ifremer, Météo France, INSU-CNRS (Institut national des sciences de l'univers), CONTROS et le le Leibniz Institute of marine sciences de l'université de Kiel en Allemagne (IFM-GEOMAR).
A bord de son Monotype SolOceans, Liz Wardleya entamé la toute première Campagne OceanoScientific et ouvert la route de la SolOcéane, dont la première édition partira de Caen la mer le 23 octobre 2011. La course en solo et contre la montre se tiendra, par la suite, tous les deux ans. Chacune des étapes de cette course dure entre 50 et 55 jours.

Best of Infos eau n°3 : Les réserves en eau vues de l’espace

Infos-eau vous propose, à l'occasion des fêtes de fin d'année, de revivre les posts les plus chauds publiés en 2009 : ici un article sur les réserves en eau vues de l'espace.

Le satellite GRACE (Gravity Recovery & Climate Experiment) lancé par la NASA et l'agence spatiale allemande en 2002 permet d’évaluer le niveau des réserves d'eau souterraine depuis l’espace. Cet appareil permet en effet de mesurer la décharge des nappes phréatiques, autrement dit les aquifères, à partir des variations de la gravité.
Ce satellite à notamment permis de révéler l’ampleur de la sécheresse du bassin Murray-Darling, le réseau hydrographique le plus important de l'Australie. La surexploitation des réserves en eau, les problèmes de pollution et de salinité ainsi que l'importante sécheresse qui sévit depuis 2001 ont conduit à une profonde dégradation du système. Au titre des conséquences, le bassin connait depuis maintenant plusieurs années des températures estivales anormalement élevées.
Une étude conduite par des chercheurs australiens de l'Université James Cook, de l'Université Nationale Australienne (ANU) et du CSIRO et par un chercheur français du CNRS a révélé l'impact de la sécheresse dans cette région où la pluviosité a été très faible pendant plusieurs années de suite. La sévérité de la sécheresse et son impact sur les réserves d'eau ont été évalués, à l'échelle du bassin, grâce à une étude combinant des données satellite, des mesures in situ et obtenues à partir de modèles hydrogéologiques. Les données satellite du programme GRACE ont été utilisées d'une part, pour quantifier les déficits en eau contenues dans des réservoirs (retenues d'eau artificielles ou naturelles), sols et nappes souterraines et d'autre part, leurs variations au cours du temps. Le bassin a perdu environ 200 km3 entre 2000 et 2008, et seulement 6% de ce déficit concerne l'eau de surface. Les eaux souterraines représentent plus de la moitié du déficit et l'humidité du sol, le reste.
Les observations montrent un assèchement rapide des réservoirs et des sols pendant les deux premières années après le début de la sécheresse en 2001, avec une perte d'environ 12 et 80 km3 respectivement, entre janvier 2001 et janvier 2003. La sécheresse a conduit à l'assèchement presque complet des réservoirs d'où provient la presque totalité de l'eau utilisée pour l'irrigation et la consommation domestique. Les aquifères continuent encore à se vider 6 ans après le commencement de la sécheresse, avec une perte de 104 km3 d'eau entre 2001 et 2007. La sécheresse hydrologique a continué après le retour à des précipitations normales pendant l'année 2007.
De même entre 2002 et 2008, GRACE a permis d'observer une baisse moyenne de 4 cm par an des nappes des Etats indiens du Pendjab, du Rajasthan et de l'Haryana, selon une étude publiée dans la revue Nature jeudi 13 août. Ces réservoirs naturels ont perdu 109 km cube d'eau, l'équivalent du triple des prélèvements d'eau effectués pour couvrir les besoins de la France chaque année... "Si des mesures ne sont pas prises rapidement pour assurer un usage de l'eau durable, préviennent Matthew Rodell (NASA) et ses cosignataires, les conséquences pour les 114 millions d'habitants de la région pourraient être une baisse de la productivité agricole et des pénuries d'eau potable conduisant à d'importantes tensions socio-économiques."

Pour aller plus loin : http://www.csr.utexas.edu/grace/

De l’eau sur la lune !

Comme sur notre bonne vieille planète, l’établissement d’une base permanente sur la Lune demanderait d’y trouver d’importantes ressources en eau. On en cherchait dans certains cratères installés aux pôles mais des chercheurs français et américains viennent d’en trouver, bien qu’en faible quantité, partout ou presque et en surface...

Envoyer une mission habitée sur Mars pour y partir à la recherche de traces de vie, même fossile, passera probablement par l’établissement préalable d’une base lunaire pour y rôder hommes et matériel. Mais une telle base nécessite des ressources en eau pour de très longs séjours.

La Lune semblait jusqu’ici désespérément sèche, sauf peut-être au fond de certains cratères polaires ne voyant jamais la lumière du Soleil depuis des centaines de millions d’années au moins et où on pouvait espérer trouver des dépôts de glaces accumulés par les chutes de comètes.

L’Univers vient une fois de plus de déjouer les prédictions humaines car les analyses des données fournies récemment par les sondes Chandrayaan-1 et Epoxi indiquent que la surface lunaire contiendrait l’équivalent d’un demi litre d’eau par hectare en moyenne, selon l’un des chercheurs auteurs de cette découverte, le Français Olivier Groussin, du Laboratoire d’astrophysique de Marseille.

Cette découverte n’a été possible que parce que la signature des molécules d’eau dans le domaine de l’infrarouge a enfin pu être obtenue par les instruments des sondes spatiales survolant la Lune, notamment celui nommé Moon Mineralogy Mapper équipantChandrayaan-1. Sur Terre, l’atmosphère est opaque dans la bande où cette signature spectrale serait observable.

Cette eau pourrait trouver son origine dans le flot de protons H+ du vent solaire frappant la surface de la Lune. Ces particules commenceraient à libérer des atomes d’oxygène O présents dans les minéraux lunaires puis se combineraient à eux pour former des molécules H20 et OH. Au final, les molécules d’eau se fixeraient dans les zones du régolite lunaire où l’éclairage du Soleil est rasant et la température plus basse. Par ailleurs, cette découverte renforce l’idée que la Lune peut stocker de l’eau au fond de ses cratères. LCross ne devrait pas tarder à nous en apprendre plus sur cette question importante pour la colonisation du système solaire.