Quels sont les moyens d’observation du climat actuel ?

La réponse de

Auteur Jean-Louis Fellous

Jean-Louis Fellous

Physicien de l'atmosphère, Jean-Louis Fellous a été responsable du satellite océanographique franco-américain Topex/Poséidon. Il a dirigé les programmes d'observation de la Terre du Centre national d’études spatiales (CNES), puis les recherches océaniques de l’Ifremer. Il a été co-président de la Commission mondiale d’océanographie et de météorologie marine (JCOMM) et secrétaire exécutif du Comité international des satellites d'observation de la Terre (CEOS). Depuis 2008, Jean-Louis Fellous est le directeur exécutif du COSPAR, le Comité mondial de la recherche spatiale. Il est l’auteur de plusieurs livres sur le changement climatique.

Centre national de la recherche scientifique
Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat
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Le suivi des variables climatiques est assuré par divers moyens d’observation. Des mesures sont prises à la surface de la Terre, dans les airs, depuis l’espace ou sous la surface marine, par toutes sortes d’instruments, de capteurs et de sondes, automatiques ou non.

Les moyens d’observation sur Terre

Les instruments de mesure au sol sont des thermomètres (température), des baromètres (pression atmosphérique), des pluviomètres (précipitations) et des anémomètres (direction et vitesse du vent). Ces instruments peuvent aussi être embarqués à bord de ballons ou sur des bouées, dérivantes ou fixes, à la surface de la mer. D’autres capteurs de surface mesurent le rayonnement solaire incident, la nébulosité ou l’humidité de l’air. Ils mesurent également la composition atmosphérique, en particulier la présence de constituants minoritaires comme l’ozone, le monoxyde et le dioxyde carbone, et d’autres composés chimiques naturels ou d’origine anthropique.

Les bouées de surface et les navires instrumentés mesurent les courants marins, la température et la salinité de l’eau de mer, la présence de gaz dissous et le pH (acidité). Certaines bouées sont capables de plonger en profondeur (1 000 à 2 000 mètres) et de remonter en surface à intervalles réguliers (10 jours). Elles mesurent également la température et la salinité ainsi que d’autres paramètres. Ces bouées transmettent par satellite les données mesurées le long de la verticale, pendant la remontée, avant de replonger (système ARGO). D’autres capteurs sont fixés sur des lignes de mouillages arrimées au fond de l’océan afin de recueillir des données sur les courants profonds.

Les moyens d’observation depuis l’espace

Une flotte de satellites météorologiques, ou consacrés à la recherche climatique, embarquent un grand nombre d’instruments passifs (radiomètres, spectromètres et interféromètres). Ces instruments sont capables de mesurer les caractéristiques des rayonnements reçus au niveau du satellite. On peut déduire de ces caractéristiques des informations sur l’état physique et sur la composition de l’atmosphère et de la surface de la Terre (océan, glaces, continents) ou du rayonnement solaire incident, réfléchi ou émis par la surface.

Des capteurs actifs émettent des ondes radio : altimètres, diffusiomètres et radars à synthèse d’ouverture. Les échos de ces ondes renseignent sur la topographie de la surface océanique ou celle de la banquise et des calottes glaciaires, et sur la vitesse et la direction du vent et des vagues à la surface de l’océan. D’autres capteurs actifs (lasers) émettent des ondes dans le domaine visible. Selon les cas, ces ondes permettent de mesurer l’altitude du sommet des nuages, leur structure verticale, les caractéristiques des aérosols et autres poussières atmosphériques, les précipitations, ou encore la vitesse du vent dans la profondeur de l’atmosphère.

Enfin, des récepteurs spéciaux, embarqués sur certains satellites, recueillent les signaux émis par les satellites GPS (système américain de positionnement global), utilisés d’abord pour la navigation. Les récepteurs exploitent les caractéristiques de ces signaux, dont le trajet traverse l’atmosphère, pour en déduire la température et l’humidité.

Des données sur le climat

Toutes ces mesures ont rarement pour objectif principal la surveillance du climat. Le plus souvent, elles servent à la prévision météorologique ou marine, à la navigation aérienne, à l’agriculture, au suivi des rivières et des fleuves, à la surveillance de la qualité de l’air ou de l’eau, et à la surveillance de l’état des écosystèmes ou de la biodiversité. Les données recueillies peuvent être disponibles en temps réel ou transmises avec un retard plus ou moins long. Elles sont centralisées dans des bases de données ou dispersées dans un grand nombre de stations, laboratoires ou institutions. Enfin, ces données sont stockées sur des supports informatiques, selon des formats standardisés ou non.

Il revient ensuite aux climatologues et aux centres de recherche climatique de recueillir ces données, de leur appliquer éventuellement des corrections qui permettent d’en faire des séries temporelles homogènes exploitables, et de combler les lacunes résultant d’interruptions des observations. Ils doivent également tenir compte des données auxiliaires qui renseignent sur les changements d’instruments, de déplacement des stations (ou de dérive de l’orbite des satellites) et de modifications de l’environnement. Au terme de traitements longs, l’objectif est de produire un « enregistrement fondamental de données climatiques » (en anglais, FCDR) dont l’analyse pourra renseigner sur l’évolution de la « variable climatique essentielle » correspondante.

 

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Pour en savoir plus

À propos du système ARGO, voir le site web du JCOMMOPS (The Joint Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology in situ Observing Platform Support Centre)

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