1 Août 2011

2007-2009 : Spot 5 dresse une topographie des glaces pour la 4ème année polaire internationale

L’objectif du projet SPIRIT était d'améliorer la connaissance de la topographie des régions polaires. Durant la 4ème année polaire internationale, des couples d’images stéréoscopiques de nombreux glaciers polaires ont été acquis par l’instrument Spot 5 HRS.
Pôle Nord

50 ans de résultats scientifiques

2007/2009 : Spot 5 dresse une topographie des glaces pour la 4ème année polaire internationale.

Des images haute résolution et des modèles numériques de terrain (MNT) ont ainsi été distribués aux glaciologues d'une vingtaine de pays. Cette nouvelle topographie des régions polaires est aujourd’hui exploitée pour étudier leur réponse au changement climatique.

Au cours des dernières décennies, la cryosphère a connu des changements importants et, parfois, spectaculaires. La fonte des glaciers de montagne et des petites calottes glaciaires s’est accélérée et des changements majeurs de la dynamique glaciaire ont été identifiés au Groenland et en Antarctique.

Calottes polaires et glaciers contribuent aujourd’hui à deux tiers d’une hausse du niveau marin qui dépasse 3 mm/an. Ainsi, la cryosphère continentale apparaît comme l’un des principaux acteurs et témoins du changement climatique en cours.

Une topographie homogène et précise de ces régions reculées est importante pour caractériser leur réponse au changement climatique récent, quantifier leur contribution à l’élévation du niveau de la mer et anticiper leur évolution future via des modèles d’écoulement. Pourtant, la topographie des glaciers, calottes et plateformes glaciaires demeure assez mal connue, notamment parce que les observations in situ sont difficiles et rares.

Une topographie de référence

Dans ce contexte, le CNES, Spot Image, IGN Espace et le LEGOS ont lancé le projet SPIRIT (Spot 5 stereoscopic survey of Polar Ice: Reference Images and Topographies) afin d’établir une topographie de référence pendant la 4e année polaire internationale (API).

Les objectifs du projet SPIRIT étaient de constituer une importante archive d’images Spot 5 HRS sur les glaces polaires et, pour certaines régions, de produire des modèles numériques de terrain (MNT) et des images haute résolution afin de les distribuer gratuitement à la communauté scientifique. Des glaciologues d’une vingtaine de pays ont bénéficié des données du projet SPIRIT.

Le capteur Spot 5 HRS a été conçu pour générer des MNT via l’acquisition de couples d’images stéréoscopiques. Il est constitué de deux télescopes, dirigés vers l’avant et vers l’arrière et inclinés de +/- 20° par rapport à la verticale. Le bref intervalle de temps (90 s) entre l’acquisition des deux scènes stéréoscopiques garantit des changements limités à la surface du glacier et un éclairement solaire quasiment identique.

Les zones cibles ont été les régions côtières du Groenland et de l’Antarctique ainsi que toutes les autres masses glaciaires (Alaska, Islande, Patagonie, etc..) entourant l’océan Arctique et l’Antarctique. Les régions centrales, plates, homogènes des calottes polaires antarctique et groenlandaise ont été délibérément exclues parce que les MNT SPIRIT ne pourraient pas rivaliser avec la précision décimétrique des altimètres spatiaux, radar ou laser.

Environ 75% des zones cibles ont fait l’objet d’acquisitions sans nuage.

SPIRIT et les pertes de masse des glaciers

La contribution des glaciers de l’Alaska à l’élévation du niveau de la mer entre 1962 et 2006 a pu être recalculée grâce aux images et modèles numériques de terrain issus de ce projet.

Pour chaque région glaciaire d’Alaska, les variations de volume ont été estimées en comparant les modèles numériques de terrain dérivés des données satellitaires récentes à des cartes des années 50 et 60.

L’évolution des glaciers des Chugach Mountains illustre la complexité de la réponse glaciaire au changement climatique. Dans cette région, de rares glaciers s’épaississent actuellement et leur front avance (en bleu) mais la grande majorité d’entre eux ont tendance à s’amincir (en rouge).

Le glacier Columbia en particulier recule sensiblement : depuis 1980, l’année où son recul a commencé, ce glacier a perdu jusqu’à 400 m d’épaisseur, soit plus de 20 m/an. Les variations d’altitude des glaciers de l’Alaska ne sont pas uniformes et il est donc impossible d’échantillonner une telle variabilité spatiale sur la base de quelques mesures de terrain ou aéroportées.

Au total, la fonte des glaciers d’Alaska a élevé le niveau moyen des mers de 0,12 mm/an entre 1962 et 2006.

Grâce à leur couverture régionale, les données SPIRIT améliorent donc les observations de l’impact du réchauffement sur les glaciers et précisent leur flux d’eau douce vers l’océan. Les données SPIRIT sont désormais utilisées par de nombreux glaciologues afin de cartographier les changements dans la plupart des grandes régions glaciaires telles que le Svalbard, l’Islande, l’Antarctique et le Groenland.

Prochainement, les mêmes données devraient également aider les glaciologues à diagnostiquer l’état de santé des glaciers de l’arc himalayen.

Références de l'article

Contribution of Alaskan glaciers to sea level rise derived from satellite imagery, Berthier E., Schiefer E., Clarke G.K.C., Menounos B. & Remy, F., Nature Geoscience, 3(2), 92-95

Contacts

Contact scientifique : Etienne Berhier LEGOS 14 avenue Edouard Belin 31400 Toulouse

Responsable de la thématique Environnement Continental : Selma Cherchali