今日、宇宙海洋学活動の中心となっている衛星高度測定は、海洋の起伏を測定するための宇宙技術であり、1970 年代から 1980 年代に開発され、精度と時空間範囲の点でその機能が 10 倍に向上しました。この進歩は、1992 年 8 月にアリアンロケットによって打ち上げられたフランス系アメリカ人のTOPEX/ポセイドン衛星からのデータのおかげで特に得られました。現在、寿命が尽きたこの最後の衛星の後継者は、ジェイソン 1 (アルカテル・スペース) です。 、カンヌ）、長期海洋監視の観点から実際の宇宙分野となるべき分野における最初の衛星。
原理
高度測定技術は、人工衛星に搭載されたレーダー（約 13 GHz の電波）を使用して瞬間的な海の高さを測定することに基づいています。衛星から発射されたレーダー波は海面で反射し船内に戻ってきます。次に、衛星は往復時間を測定し、受信した波形を分析することで、衛星と海面の間の距離と、波の高さに関係する表面の粗さをそれぞれ判断できます。次に、海面高度は、衛星高度 – 測定距離の差から推定されます。衛星高度は、カレルンに数年間設置されているようなステーション追跡によって地上から実行される軌道の永続的な監視から非常に正確に計算されます。グラースの後背地にある高原 ( OCA )。
この単純な方程式は、海面の高度を明確に決定するために非常に正確な軌道計算を実行することの重要性を浮き彫りにしています。これは確かに、精度が 0.5 から近年最も顕著な進歩を遂げた分野の 1 つです。 1980 年代のメートル（シーサット衛星およびジオサット衛星）から、TOPEX/ポセイドン海洋衛星の場合は 2 ～ 3 cm。この改善は特に、CNES、IGN、 OCAによって開発された技術であるレーザーテレメトリや DORIS システムなどの衛星追跡測定の使用によるもので、これにより衛星の位置を非常に正確に特定することが可能になります。さらに、既存の Calern (OCA) サイトに、Jason-1 の打ち上げを目的として、コルシカ島の海洋衛星の監視および校正サイトが新たに追加されました。この二重観測点により、数年にわたって地中海を非常に正確に監視できるようになるはずです。
このように衛星の軌道に沿って 6 ～ 7 km ごとに決定されたすべての海高により、海面の「画像」を取得することが可能になります。したがって、高度計衛星は、数年間にわたって、5 cm を超える精度で進化する海面の地図へのアクセスを提供します。
高度計の計測に興味がある
しかし、この地形についての正確な知識は何をもたらすのでしょうか?
測地学では
まず第一に、海洋の永久的な幾何学的形状はジオイド、つまり重力場の等電位面とよく一致しており、したがって海の底から地球の深部までの物質密度の不均一な分布を反映しています。したがって、これにより、何らかの方法で地球の内部構成だけでなく、海底の地形にもアクセスできるようになります。実際、海底の山脈は物質の過剰を生み出し、深淵は物質の不足を引き起こし、相互に海面にこぶや窪みを生み出します。
したがって、海洋の表面は海底の起伏の反映でもあります。たとえば、海面の 1 m の隆起は、標高 1000 m 程度の水中の山にほぼ対応します。 TOPEX/Poseidon 衛星と ERS-1 衛星を組み合わせた測定により、特に空間解像度 7 km (A. Cazenave、GRGS/トゥールーズ) で水中地形全体のマッピングが可能になり、海底火山の連鎖を強調することが可能になりました。 、構造プレート間の境界領域、そしてなぜそうではないのか…小惑星衝突クレーターの痕跡。
海洋学において
この永続的な地形の上に、少なくとも数千年の規模で、海流によって形成された起伏が重ねられています。これらの流れの速度は、水面の局所的な傾斜に比例します。さらに、北半球では、海流は「隆起」の周りで時計回りに、「谷」の周りで逆方向に曲がります。この現象は、地球の自転により南半球では逆転します。海流に関連した海面起伏 (動的地形と呼ばれる) の一般的な振幅は±1 m です。メキシコ湾流 (北大西洋の北) のような海流は、1メートル程度の起伏を生み出し、毎秒1 億立方メートルの水流(総流量の約 100 倍) を輸送できることがわかっています。世界中の河川など）、海洋の表面を非常に高い精度で測定できることの利点を想像するのは難しくありません。実際、これらの巨大な水の塊は海によって蓄えられた熱を運ぶため、温度調節器として機能します。したがって、輸送される水の量や流れの方向が変化すると、気象現象（降水量や蒸発量）や気候に長期的に大きな変化が生じる可能性があります。最近公表されたエルニーニョ現象の例は、この側面を明確に示しています。実際、数か月の間にオーストラリアの海岸からペルーの海岸まで運ばれた約 2,000 億立方メートルの熱水が、数か月にわたって異常気象を引き起こし、地球規模の悲惨な出来事を次々と引き起こしています。
気候変動
不確実性の原因は、大気中の温室効果ガスの量の将来の変化にも関係しています。ここでも、海面の正確な測定により、答えの要素が得られます。熱の影響下では、水は膨張する傾向があり、その結果、水位が上昇します。人口の大部分が沿岸地域に住んでいるため、この海面上昇は重大な経済的影響を与える可能性があります。 TOPEX/Poseidon によってほぼ 12 年間にわたって実施された測定により、この増加は年間 1 mm 未満であると推定できます。この結果は、今世紀初頭以降に実施された潮位計の測定結果ともかなりよく一致しています。したがって、この増加率は、少なくとも世界規模では、驚くべきものではありません。しかし、この増加がより顕著な地域もあり、たとえば地中海では、海面上昇は年間ほぼ 1 cm、つまり 10 倍に達すると推定されています。
海洋モデリング
予測はモデルを使用してのみ実行できます。宇宙海洋学は、信頼できる気候モデルを少なくとも数年規模で構築できるようにするために、依然として大きな時間スケールにわたって情報を「収集」する必要があります。課題と観測ニーズにより、海洋学と気象学は「双子の姉妹」となっています。したがって、海流の速度と方向、波の高さ、風力の両方の情報を提供する運用高度測定は、海洋気象学と物理的海洋学の間のつながりを確立します。
いくつかのリンク
- 新進の Expl’EAU’rateurs : 初等クラスで行われる教育経験。
- Geonauts は海洋を調査します: CD-ROM は、初等クラスでの介入を通じて設計および作成されました (オンラインでテストできます)。
- Argonautica (CNES プロジェクト): 海洋観察の教育プロジェクト。
- AVISO : 若者、中年、高齢者向けの高度測定。
- 宇宙からの海洋表面地形学: 若者、中年、高齢者向けの高度測定。ただし英語です。
- Jason : ジェイソン衛星とミッションの目的を紹介するサイト。
