Couleur de l'Océan

Les organismes photosynthétiques flottants (phytoplancton), la matière organique dissoute et les sédiments affectent la signature spectrale de la lumière réfléchie par la couche suppérieure de l'océan par augmentation de l'absorption et de la diffusion. La "Couleur de l'Océan" prend en compte les variations spectrales de la lumière diffusée par la couche supérieure la surface des mers, et donc varie d'un bleu profond en eaux pures, à des verts sombres dans les eaux riches en phytoplancton ou à des verts "laiteux" dans les eaux riches en sédiments.

Dans l'océan ouvert, où le phytoplancton associé aux matériaux biogéniques sont les composants majeurs, la concentration en pigment chlorophylle-a (Chl) est un index habituellement adopté pour spécifier l'état bio-optique des corps aqueux (de l'eau). Ce pigment, qui est contenu par tous les organismes photosynthétiques, présente une absorption relativement forte et faible respectivement dans les zones bleues et vertes du spectre. Cette propriété spectrale permet de déterminer le Chl à partir des observations de la couleur de l'océan.

En observant la couleur de l'océan depuis l'espace (site web IOCCG), la concentration en pigment chlorophylle peut être estimée et sa variabilité spatiale et temporelle peut être étudiée à la fois à l'échelle régionale comme globale. Cette information est cruciale pour comprendre les écosystèmes marins et l'évaluation des flux d'énergie affectant les chaînes alimentaires.

Distribution globale mensuelle de la concentration en chlorophylle détectée par POLDER en Mars 1997

Le phytoplancton joue aussi le rôle géochimique de "pompe biologique de CO²" en raison de ses capacités à capturer le dioxyde de carbone atmosphérique par photosynthèse de matière organique. Les programmes internationaux tels que IGBP et JGOFS ont mis l'accent sur le rôle clé des océans dans le cycle global du carbone. Pour quantifier et modéliser ce processus, les cartes de pigment par télédétection satellitale doivent être traduites en cartes de "production primaire" (assimilation du carbone par surface ou volume et unité de temps) via des modèles.

De plus, le phytoplancton affecte le taux de réchauffement des couches suppérieures de l'océan et par conséquent les flux d'oxygène et de CO² à l'interface océan/atmosphère. En plus, en raison du comportement du phytoplancton comme traceur passif dans certains cas, la télédétection de la couleur de l'océan peut être utilisée pour décrire des éléments dynamiques des océans tels que les tourbillons ou les méandres des courants tels que le Gulf Stream.

En dehors de Chl, les coefficients d'absorption, a, et la rétroduffusion, bb sont essentiels pour les applications des données de couleur de l'océan satellitales, étant donné que bb détermine l'amplitude de la réflectance télédétectée, et a modifie sa forme spectrale. Ces coefficients fournissent de nouvelles informations biogéochimiques supplémentaires (a peut être utilisé pour discriminer différentes espèces de phytoplancton, et bb est un représentant des particules de matière en suspension). De plus, alors que les données sur la chlorophylle détectée depuis l'espace sont actuellement utilisées pour contraindre les modèles de cycle océanique du carbone, de nouvelles générations de modèles biologiques intègrent maintenant explicitement deux espèces de phytoplancton ou plus, ainsi que le carbone organique dissout ou en particules. L'évaluation de tels modèles par de nouvelles données (comparativement à Chl) biogéophysiques dérivées des satellites est cruciale comme ce fut montré par les membres de l'IGBP et du SCOR.

Images pseudo couleur naturelle (réflectance marine à 443, 490, et 565 nm), concentration en chlorophylle, et le ratio rétrodiffusion/absorption, bb/a, vu par Polder le 10 Avril 1997 (orbite 6508). bb et a représentent respectivement la rétrodiffusion par les particules à 565 nm, et l'absorption par les particules et la matière dissoute à 443 nm. Ce ratio, qui présente des motifs différents de ceux du Chl, permet de distinguer différentes familles de particules.

Polder a les capacité classiques d'un capteur imageur pour la surveillance de la couleur de l'océan : un grand champ de vue, permettant des observations globales répétitives, une résolution adaptée aux océans ouverts, et des canaux bien adaptés aux propriétés spectrales et radiométriques.

En outre, les capacités originales de Polder de multidirectionalité et de polarisation vont permettre :

• d'éviter systématiquement les perturbations dues au glitter,
• d'améliorer les corrections des effets atmosphériques (diffusion par les molécules et aérosols atmosphériques) et des autres perturbations (telles que la réflexion par l'écume). Etant donné que la contribution des océans représente généralement de moins de 10% du signal mesuré par le capteur, la précision de ces corrections détermine largement la précision des réflectances marines calculées. Les mesures multidirectionelles et polarisées mèneront à une meilleure compréhension "pixel par pixel" de la nature des aérosols atmosphériques, qui sont hautement variables dans le temps et l'espace.
• de distinguer potentiellement les particules minérales du phytoplancton.