Relief des fonds marins

Les satellites mesurent le relief sous-marin

Le relief des fonds marins, sous des milliers de mètres d'eau, est connu grâce aux faibles ondulations de la surface des océans. Certains satellites de mesure d'altimétrie comme Cryosat ou Jason permettent de mesurer la hauteur de la surface des océans.
En connaissant précisément la hauteur moyenne de la surface des océans, on en déduit le relief des fonds marins. Comment ?
Pour obtenir un signal correspondant au relief sous-marin, un traitement numérique très complexe doit-être fait pour enlever tous les effets liés aux variations de trajectoire du satellite et aux perturbations océaniques comme les marées, les courants, les vents, la pression atmosphérique ou la dilatation de l'eau due à la température. Ces variations du niveau des mers sont de l'ordre de quelques centimètres à plusieurs mètres.
« Il faut des années de mesure, avec plusieurs passages successifs au même endroit pour retirer l'effet des courants, des marées et d'autres perturbations, pour ne garder à la fin que le niveau moyen des mers », explique David Sandwell, chercheur à SCRIPPS institution of oceanography UC San Diego, California.
Une fois la hauteur moyenne de la surface de la mer connue précisément, les mesures indiquent que cette hauteur n'est pas identique sur toute la surface des océans, elle varie en fonction du fond et cela correspond étonnement aux variations de la topologie des fonds marins.

En d'autres termes, à la surface il existe de faibles ondulations par rapport à la hauteur moyenne de la mer et cela correspond à un mini relief (un relief aplati) des fonds marins. La mesure par satellite utilise cette propriété de la surface pour traduire la topographie des fonds sous-marins, les fonds ont une influence sur le niveau de la surface de l'eau qui les recouvre.
« On mesure en fait des variations fines de la gravitation terrestre. Quand il y a une montagne sous-marine, elle a une densité plus grande que l'eau qui l'entoure, et elle attire plus d'eau que le milieu environnant. Comme l'eau est incompressible, il y en a en plus qui s'accumule au-dessus du mont sous-marin, ce qui provoque une très légère hausse du niveau local de l'océan. », explique Stéphane Calmant, Directeur de recherche à l'IRD (Institut de Recherche pour le Développement) à Toulouse.

N. B. : les satellites d’observation des océans sont des sources exceptionnelles d’observations mondiales continues, très précises de l’état physique et biologique de l’océan (état et niveau de la mer, courants océaniques, salinité, température de surface de la mer, couleur des océans et glaces de mer) et des paramètres atmosphériques (vents à la surface des océans, flux air-mer, précipitations) qui déterminent la circulation océanique. En 2014, le niveau de la mer s’élève en moyenne, de 3.27 mm par an, alors qu’il ne s’élevait que de 1,7 mm en 1993-1994.

Image : Carte géographique du fond des océans et limites de plaques. Le relief du fond marin crée des ondulations à la surface de la mer qui correspondent à une mini topologie du fond. Une dorsale océanique correspond à une bosse d'eau à la surface, de plusieurs mètres de hauteur, et une fosse océanique correspond à un creux d'eau à la surface. Ainsi les satellites de mesure d'altimétrie de haute précision (de l'ordre du cm), permettent de cartographier le relief sous-marin. La méthode de cartographie du fond marin par satellite apporte une amélioration importante car ≈80 % de la surface des océans n'était pas couvert par les sondeurs bathymétriques embarqués sur des navires. La bathymétrie est l'équivalent sous-marin de l'altimétrie, elle se réfère à la mesure de la profondeur de l'océan.