Les ouragans sont l'une de ces forces de la nature qui ne peuvent être pleinement capturées que par l'imagerie satellite. Pour l'ouragan Frances, actuellement en train de tonner vers la côte des États-Unis, Envisat de l'ESA va encore mieux, scrutant l'ouragan de haut en bas, aidant même à «voir» sous les vagues pour cartographier les forces cachées alimentant la tempête.
Alors que ses vents de 235 km / h passaient les Bahamas, Frances se dirigeait vers la côte de Floride samedi, et trois quarts de million d'Américains sont en train d'évacuer leurs maisons. Attendre et surveiller Frances pourrait être suicidaire pour les êtres humains, mais des observateurs spatiaux comme Envisat observent son passage sans danger.
"Grâce à la capacité multi-capteurs d'Envisat, nous pouvons traverser l'ouragan avec un seul satellite", a expliqué Jos? Achache, Directeur des programmes d'observation de la Terre de l'ESA.
«En fait, Frances est démontée pour que les météorologues étudient. Les données renvoyées par Envisat incluent la structure et la hauteur des nuages au sommet de l'ouragan, les champs de vent et de vagues au fond, la température de la surface de la mer et même les anomalies de la hauteur de la mer indiquant les conditions thermiques de l'océan supérieur qui influencent son intensité. »
Des processus importants se produisent à différentes altitudes et emplacements tout au long d'un ouragan - essentiellement une grande tempête puissante centrée autour d'une zone d'extrême basse pression.
De forts vents de surface à basse altitude et des bandes de précipitations intenses se combinent avec de forts courants ascendants et des sorties d'air humide à des altitudes plus élevées, avec de l'énergie libérée sous forme d'orages pluvieux. Jusqu'à présent, la seule source fiable de telles mesures à haute résolution à différentes altitudes provenait d'aéronefs survolant directement l'ouragan.
Envisat possède à la fois des instruments optiques et radar, permettant aux chercheurs d'observer la structure et la pression des nuages de haute atmosphère dans le spectre visible et infrarouge, tout en utilisant en même temps la rétrodiffusion radar pour mesurer la rugosité de la surface de la mer et ainsi dériver les champs de vent juste au-dessus il.
Ces vents convergeant sur l'œil à basse pression de la tempête sont ce qui détermine finalement les configurations de nuages en spirale qui sont caractéristiques d'un ouragan.
Des scientifiques basés en Floride ont commencé à tirer parti de cette combinaison unique d'instruments spatiaux uniques? le spectromètre imageur à résolution moyenne (MERIS) et le radar à synthèse d'ouverture avancée (ASAR)? alors que la saison des ouragans bat son plein.
La station au sol CSTARS (Center for Southeastern Tropical Advanced Remote Sensing) de l'Université de Miami a conclu un accord pour acquérir les données ASAR et MERIS directement auprès d'Envisat, et les données du diffusiomètre à vent ERS-2 devraient suivre dans un avenir proche. Leur accès aux données d'Envisat est arrivé juste au moment où le deuxième ouragan en moins d'un mois se dirige vers la côte de la Floride.
"Avec MERIS et ASAR, Envisat peut imager l'océan et l'atmosphère à peu près simultanément, ce qui est une capacité très utile pendant la saison des ouragans", a déclaré Hans Graber, professeur de physique marine appliquée à l'Université de Miami et codirecteur du CSTARS.
Alors que MERIS renvoie des détails sur les nuages tourbillonnants au sommet de l'ouragan, ASAR perce à travers les nuages pour montrer la face de la mer à la dérive sous la tempête.
«Plus précisément en ce qui concerne Frances, l'œil de l'ouragan semble beaucoup rouler en ce moment du haut des nuages, semblant assez instable, les informations provenant d'une image ASAR devraient aider à localiser sa taille et sa position sur l'océan», Graber m'a dit. «Et les champs de vent autour de la paroi oculaire peuvent être dérivés des données ASAR? en ce moment, tout ce que nous avons à faire, ce sont des mesures prises par les chasseurs d'ouragans qui survolent la tempête. »
Des acquisitions simultanées de MERIS et d'ASAR sont prévues vendredi par CSTARS, alors même que la tempête se rapproche de l'atterrissage prévu le lendemain matin.
«Notre activité actuelle va dans le sens d'un shakedown? nous étudions comment cela peut être utilisé », a ajouté Graber. «Notre objectif final est de faire en sorte que cela fonctionne sur une base opérationnelle pendant la saison des ouragans. Nous avons un accord pour utiliser les données radar de l'Agence spatiale canadienne et avons également accès à d'autres ressources satellitaires pour une couverture temporelle élevée de la région touchée.
«Le potentiel est là pour extraire une grande quantité d'informations utiles qui peuvent aider le US National Hurricane Center à augmenter la précision de leurs prévisions d'ouragans et à réduire le danger pour le public.»
Un autre instrument à bord d'Envisat est utilisé pour prendre la température de Frances, à la fois à la surface de l'océan et à la hauteur de ses imposants nuages.
Les températures de l'eau sont le principal réservoir d'énergie sous-jacent alimentant Frances; avec les conditions atmosphériques correctes, ils doivent dépasser 26 ° C pour former et maintenir un cyclone tropical. Le radiomètre avancé à balayage de piste d'Envisat (AATSR) fonctionne comme un thermomètre spatial, acquérant la température de la surface de la mer jusqu'à une fraction de degré.
Pendant ce temps, l'AATSR renvoie également des données atmosphériques utiles, mesurant la température du sommet des nuages d'ouragans? plus ils s'étendent dans l'atmosphère, plus ils sont froids - et dérivent également leur contenu de glace.
«Nous avons produit une image combinée de la température de la surface de la mer AATSR et de la température du sommet des nuages, qui montre que la température de la surface de la mer peut atteindre 29 ° C dans la région», a remarqué Carsten Brockmann de Brockmann Consult, une entreprise allemande traitant à la fois MERIS et l'ouragan AATSR. imagerie. «Cette combinaison de deux capteurs fournit aux météorologues de nombreuses informations pour les aider à comprendre la dynamique de l'ouragan et à mieux prévoir son développement.»
Les informations AATSR peuvent être corrélées avec la hauteur et le développement des nuages de données MERIS pour obtenir une bonne estimation du potentiel de précipitation de l'ouragan et mieux comprendre comment cela est lié à son intensité globale. La condensation de la vapeur d'eau libère de la chaleur latente, qui réchauffe le voisinage de l'œil de l'ouragan. Cela évapore à son tour plus d'eau de surface et alimente le moteur thermique alimentant l'ouragan.
Étudier des profondeurs cachées qui alimentent la tempête
L'énergie thermique de l'eau chaude, qui alimente en partie un ouragan, est connue sous le nom de potentiel thermique de cyclone tropical (TCHP).
Les caractéristiques océaniques, telles que les anneaux chauds, les tourbillons et le Gulf Stream, représentent une source de flux de chaleur accrus vers l'atmosphère qui peuvent provoquer le renforcement des cyclones tropicaux, tels que les ouragans.
Les eaux chaudes peuvent s'étendre jusqu'à au moins 100 mètres sous la surface dans bon nombre de ces caractéristiques océaniques, représentant des eaux à très forte teneur en chaleur. Plusieurs ouragans se sont intensifiés lorsque leurs traces passent sur des tourbillons ou d'autres masses d'eau chaude avec des valeurs TCHP élevées.
Par exemple, en 1995, l'ouragan Opal s'est soudainement intensifié dans le golfe du Mexique après avoir traversé un anneau chaud avec des valeurs TCHP jusqu'à six fois le seuil pour soutenir un cyclone tropical.
Auparavant, les chercheurs utilisaient uniquement la température de la surface de la mer pour estimer le rôle des conditions thermiques de l'océan en amont sur l'intensification des ouragans. Le problème est que la température de surface de la mer mesurée par l'AATSR ou des instruments satellites comparables peut ne pas montrer à elle seule ces caractéristiques chaudes de l'océan supérieur, en particulier pendant les mois d'été dans les régions tropicales.
Dans le passé, ces caractéristiques de l'océan supérieur n'ont pas été détectées par les capteurs de température par satellite, car elles sont effectivement camouflées sous une couche d'eau très chaude et très peu profonde et stable.
Les forces des vents des cyclones tropicaux érodent facilement cette mince couche supérieure en mélangeant les eaux supérieures à des profondeurs qui peuvent descendre jusqu'à 100 mètres, donnant aux cyclones tropicaux le potentiel d'absorber l'énergie thermique des océans, si les conditions sont appropriées. Désormais, les estimations du TCHP basées sur des observations par satellite de la température de la surface de la mer et de la hauteur de la surface de la mer peuvent détecter ces caractéristiques.
Le chercheur Gustavo Goni, Joaquin Trinanes et Peter Black du Laboratoire océanographique et météorologique de l'Atlantique de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA / AOML) des États-Unis travaillent sur cette méthodologie originale pour détecter ces masses d'eau chaude et calculer leurs valeurs de potentiel calorifique tropical en utilisant plusieurs capteurs satellites dont un sur Envisat.
"Ces caractéristiques de l'eau sont essentielles pour identifier les régions à forte valeur TCHP qui peuvent potentiellement contribuer à l'intensification d'un ouragan?", A expliqué Goni. «Ces régions de valeurs TCHP élevées offrent aux ouragans la possibilité d'absorber beaucoup plus d'énergie thermique si les conditions générales sont bonnes. Mes recherches profitent du fait que ces masses d'eau chaude provoquent une élévation vers le haut de la hauteur de l'océan jusqu'à 30 cm. Ces anomalies de la hauteur de la mer peuvent ensuite être cartographiées avec des données altimétriques radar spatiales. »
Les altimètres radar, tels que l'instrument Radar Altimeter-2 sur Envisat, tirent des centaines d'impulsions radar vers la Terre chaque seconde, et en chronométrant leur retour sur la nanoseconde, ils peuvent mesurer la hauteur de la mer avec une précision maximale de deux centimètres à des centaines de kilomètres au-dessus de la Terre.
Le US Naval Research Laboratory (NRL) combine des données Envisat RA-2 avec des données d'altimètres radar similaires à bord des satellites Jason-1 et GFO pour améliorer la précision globale et la couverture spatiale et temporelle, formant la source de produits altimétriques qui, à leur tour, forment la base des cartes produites par la NOAA / AOML du potentiel thermique des cyclones tropicaux décrivant les conditions thermiques de l'océan supérieur, illustrées ici superposées à la trajectoire de l'ouragan Frances jusqu'à présent.
«Pour l'instant, j'utilise ce produit uniquement à des fins de recherche, ce qui permet de mieux comprendre la vie d'un ouragan. Cependant, des produits analogues sont fabriqués et utilisés de manière opérationnelle pour les prévisions par le National Hurricane Center », a conclu Goni.
Les produits de vitesse du vent et de hauteur des vagues basés sur l'altimétrie sont également distribués par la société française Collecte Localization Satellites (CLS), et peuvent révéler des caractéristiques de la surface de la mer liées à la présence d'ouragans.
Les résultats d'Envisat dévoilés
Lancé en mars 2002, le satellite Envisat de l’ESA est un moyen extrêmement puissant de surveiller l’état de notre monde et l’impact des activités humaines sur celui-ci. Envisat possède dix instruments sophistiqués pour observer et surveiller l'atmosphère, la terre, les océans et les calottes glaciaires de la Terre, en maintenant la continuité avec les missions ERS de l'Agence commencées en 1991.
Après deux ans et demi en orbite, plus de 700 scientifiques de 50 pays sont sur le point de se réunir lors d'un symposium spécial à Salzbourg en Autriche pour examiner et discuter des premiers résultats des satellites, et présenter leurs propres activités de recherche basées sur les données d'Envisat.
À partir de lundi, le Symposium Envisat abordera presque tous les domaines des sciences de la Terre, y compris la chimie atmosphérique, les études côtières, le radar et l'interférométrie, les vents et les vagues, la végétation et l'agriculture, les glissements de terrain, les risques naturels, la pollution de l'air, la couleur des océans, les marées noires et les glaces. .
Plus de 650 articles sont présentés au Symposium, sélectionnés par des pairs. Les présentations porteront sur les résultats de la marée noire du Prestige, les incendies de forêt de l’année dernière au Portugal, les inondations de l’Elbe en 2002, l’évolution du trou d’ozone en Antarctique, le tremblement de terre de Bam et la pollution en Europe.
De nombreuses manifestations sont prévues au cours de la semaine dans la zone d'exposition de l'ESA. Une exposition d'un consortium industriel sur l'initiative conjointe ESA-Commission européenne de surveillance mondiale de l'environnement et de la sécurité (GMES) est également prévue.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
