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Notions fondamentales de télédétection

2.13 Satellites et capteurs d'observation marine

Les océans recouvrent plus des deux tiers de la surface de la Terre et jouent un rôle important dans le système climatique de la planète. Ils contiennent aussi une grande variété d'organismes vivants et de ressources naturelles qui sont sensibles à la pollution et aux autres dangers créés par les humains. Les satellites et capteurs de météorologie et d'observation de la Terre que nous avons décrits dans les deux sections précédentes peuvent être utilisés pour la surveillance des océans, mais il existe d'autres systèmes de satellites et de capteurs qui ont été construits à ces fins.

Le satellite Nimbus-7, lancé en 1978, portait le CZCS (Coastal Zone Colour Scanner), le premier capteur spécifiquement conçu pour la surveillance des océans et des étendues d'eau. Le principal objectif de ce capteur était d'observer la couleur et la température de l'océan, particulièrement dans les régions côtières. La résolution spatiale et spectrale permettait de détecter les polluants dans les couches supérieures de l'océan et de déterminer la nature des matériaux en suspension dans la colonne d'eau. Le satellite Nimbus-7 a été placé en orbite héliosynchrone polaire à une altitude de 955 km. Les heures de passage à l'équateur étaient fixées à midi heure locale pour les passes ascendantes, et à minuit heure locale pour les passes descendantes. Le cycle de répétition du satellite permettait une couverture complète de la Terre tous les six jours, ou toutes les 83 orbites. Le capteur CZCS avait six bandes spectrales dans les parties visible, proche infrarouge, et infrarouge thermique du spectre, chacune recueillant des données à une résolution spatiale de 825 m au nadir, sur une largeur de fauché de 1566 km. Le tableau suivant décrit les longueurs d'onde de chaque bande et le paramètre primaire mesuré par chacune.

Bandes spectrales CZCS

Comme le tableau le démontre, les quatre premières bandes du capteur CZCS sont très étroites. Elles ont été optimisées pour permettre la discrimination détaillée des différences de réflectance de l'eau causées par les concentrations de phytoplancton et des autres particules en suspension dans l'eau. En plus de détecter la végétation à la surface de l'eau, la bande 5 était utilisée pour différencier l'eau de la terre avant de traiter les autres bandes d'information. Le capteur CZCS a cessé de fonctionner en 1986.

MOS

Le premier capteur MOS-1 (Marine Observation Satellite) a été lancé en février 1987 par le Japon, et a été suivi par MOS-1b, en février 1990. Ces satellites portent trois différents capteurs : un radiomètre multispectral électronique à autobalayage (MESSR) à quatre bandes, un radiomètre du visible et de l'infrarouge thermique (VTIR) à quatre bandes, et un radiomètre micro-ondes à balayage (MSR) à deux bandes. Le tableau suivant décrit les deux capteurs du visible / infrarouge.

Capteur	Domaine spectral (microns)	Résolution spatiale	Largeur de la fauchée
MESSR	0,51 - 0,59	50 m	100 km
	0,61 - 0,69	50 m	100 km
	0,72 - 0,80	50 m	100 km
	0,80 - 1,10	50 m	100 km
VTIR	0,50 - 0,70	900 m	1500 km
	6,0 - 7,0	2700 m	1500 km
	10,5 - 11,5	2700 m	1500 km
	11,5 - 12,5	2700 m	1500 km

Les bandes du MESSR ont un domaine spectral semblable au capteur MSS de Landsat; elles sont donc utiles pour les applications terrestres en plus des observations marines. Les systèmes MOS sont en orbite autour de la Terre à une altitude de 900 km et ont une répétitivité de 17 jours.

SeaWiFS

Le capteur SeaWIFS (Sea-viewing Wied-Field-of-View) à bord du satellite SeaStar est un capteur de pointe, conçu pour la surveillance des océans. Il contient 8 bandes spectrales de domaine spectral très étroit (voir le tableau ci-dessous), conçu spécifiquement pour la détection et la surveillance de phénomènes océaniques variés comme : la production primaire des océans et des processus de plancton, l'influence des océans sur les processus climatiques (emmagasinage de chaleur et formation d'aérosol), et la surveillance des cycles du carbone, du souffre et de l'azote. L'altitude de son orbite est de 705 km et l'heure locale de passage à l'équateur est fixée à midi. Deux combinaisons de résolution spatiale et de largeur de fauchée sont disponibles pour chaque bande : un mode avec une résolution de 1,1 km (au nadir) avec une fauchée de 2800 km, et un mode avec une plus faible résolution de 4,5 km (au nadir) avec une fauchée de 1500 km.

Bandes spectrales de SeaWiFS

Bandes	Domaine spectral (microns)
1	0,402 - 0,422
2	0,433 - 0,453
3	0,480 - 0,500
4	0,500 - 0,520
5	0,545 - 0,565
6	0,660 - 0,680
7	0,745 - 0,785
8	0,845 - 0,885

Ces satellites d'observation marine sont importants pour la surveillance de la pollution et de la santé des océans à l'échelle mondiale et régionale. Ils aident aussi aux scientifiques à comprendre l'influence et l'impact des océans sur le système climatique de la Terre.