Les satellites Landsat ont découvert leur capacité à surveiller les régions polaires dans l'obscurité, ce qui a permis de collecter des données tout au long de l'année et de fournir de nouvelles informations sur la dynamique des glaces.
Les satellites Landsat ont commencé à acquérir régulièrement des images de glace aux pôles pendant l'hiver, avec des résultats éclairants.
Les scientifiques qui étudient les glaces polaires ont découvert un talent caché des satellites Landsat : voir dans l’obscurité. Cette reconnaissance s'accompagne de davantage de travail pour la flotte Landsat actuelle, qui collecte désormais plus fréquemment des données détaillées sur les hautes latitudes de la Terre pendant les périodes de faible ou d'absence de soleil.
Depuis le lancement en 2022 d'un programme spécial élargi de collecte de données appelé LEAP (Landsat Extended Acquisitions of the Poles), les missions Landsat 8 et 9 ont commencé à créer des enregistrements d'images tout au long de l'année des glaciers, des plates-formes de glace et de la glace de mer autour de l'Antarctique et du Groenland. , et l'océan Arctique. Les aperçus de la nuit polaire qui en résultent aident les scientifiques à mieux suivre la formation et la décomposition de la glace dans ces régions en évolution rapide.
Cartographie hivernale avec Landsat
Malgré les solides antécédents de Landsat en matière d'imagerie de notre planète depuis 1972, les latitudes les plus élevées ne sont pour la plupart pas cartographiées en hiver, lorsque la lumière du soleil s'estompe. Cependant, les scientifiques ont périodiquement fait des demandes spéciales qui ne correspondent pas au plan d'acquisition standard de Landsat et qui consistent à collecter des images de glace de mer pendant les mois sombres. C’est à partir de ces observations que les scientifiques ont réalisé que Landsat pouvait discerner les détails de la surface de la glace et suivre sa formation et ses mouvements hivernaux, même avec une lumière faible ou inexistante.
En plus de collecter des images visuelles, infrarouges proches et à ondes courtes avec les capteurs OLI (Operational Land Imager) et OLI-2, les satellites Landsat 8 et 9 acquièrent également des données infrarouges thermiques (chaleur) avec le TIRS (Thermal Infrared Sensor). et TIRS-2, respectivement. Ces instruments offrent une meilleure résolution spatiale que les autres capteurs thermiques par satellite couramment utilisés et peuvent mieux distinguer les glaces glaciaires et les caractéristiques océaniques telles que les fronts de glace, les failles, les chenaux de glace de mer et les polynies.
Progrès dans l’observation des glaces polaires
Grâce au plan LEAP, les satellites ont systématiquement photographié la glace de mer aux deux pôles, même lorsque le Soleil est sous l'horizon. « Nous éliminons l'obscurité de l'équation », a déclaré Christopher Crawford, scientifique du projet Landsat et responsable de l'acquisition de données à l'US Geological Survey (USGS). « L’extension de la capacité d’observer les changements dans les glaces et les océans polaires augmente la probabilité de capturer les événements majeurs de vêlage des glaciers, la fonte ou le réchauffement de la surface provoqué par le vent et la rupture des plates-formes de glace des océans côtiers qui devraient se produire plus fréquemment à l’avenir si le rythme de l’évolution des glaces et des océans polaires augmente. le réchauffement ne ralentit pas.
Mosaïque d'images satellite de la péninsule Antarctique capturée le 23 juillet 2023 par le capteur infrarouge thermique de Landsat 8.
Cette mosaïque de cinq images le long de la péninsule Antarctique met en évidence le niveau de détail et la variété des caractéristiques des glaces que l'imagerie thermique Landsat peut révéler. Les images ont été acquises pendant l'hiver austral le 23 juillet 2023 par TIRS sur Landsat 8. Les jaunes et les oranges indiquent les zones avec des températures plus chaudes, comme les eaux libres ou la glace de mer mince, tandis que les bleus désignent des températures plus froides, comme les zones de glace épaisse.
La mosaïque est remarquable car, même avec des observations prolongées, les nuages peuvent gêner. La vue dégagée sur une zone aussi vaste a incité Christopher Shuman, glaciologue de l'Université du Maryland, comté de Baltimore, basé à NASAdu Goddard Space Flight Center, pour qualifier cet ensemble de scènes de « licorne ».
En haut, l’océan Austral, au nord-ouest de la péninsule Antarctique, constitue la partie la plus chaude de l’image, juxtaposant les zones terrestres enneigées. « Le contraste entre la glace polaire froide et la chaleur préservée dans les eaux océaniques est si évident », a déclaré Shuman.
Le long du côté est de la péninsule Antarctique, deux grandes sections de la grande plate-forme de glace de Larsen flottaient autrefois dans les baies de Larsen A et B. Désormais, au lieu de contenir les extensions flottantes de glace glaciaire provenant de la terre ferme, les échancrures se remplissent souvent de glace marine saisonnière. Une grande partie de ces « banquises côtières » s’accrochent aux côtes et aux plates-formes de glace, aidant à résister à l’écoulement des glaciers vers la mer et ralentissant leur contribution à l’élévation du niveau de la mer. Sur cette image, des zones arquées de températures plus chaudes indiquent une glace plus mince ou des eaux libres où la glace de mer est soufflée vers le large, loin de la banquise côtière dans les baies de Larsen A et B.
23 juillet 2023
Les caractéristiques de l’image deviennent considérablement plus froides vers le sud. À l'extérieur de la baie de Larsen B, une glace de mer plus épaisse avec des failles visibles, ainsi que les icebergs A-76B et A-76C, flottent dans la mer de Weddell. Ces icebergs se sont détachés d’un iceberg tabulaire qui était autrefois le plus grand du monde. Ils ont encore une épaisseur de 300 à 400 mètres et pourraient traîner sur le fond marin, a déclaré Shuman.
Au bas de la mosaïque, la plate-forme de glace Larsen C est une étendue uniforme et froide (bleu clair). Par temps clair, les surfaces plates de neige et de glace rayonnent de la chaleur vers l’espace, créant une fine couche d’air froid qui s’accumule à la surface et contribue à son apparence froide. Dans les endroits avec une topographie plus élevée, même un vent calme perturbera cette couche et fera en sorte que les caractéristiques de la surface émettent un signal plus chaud. De cette manière, l’imagerie thermique peut cartographier la topographie avec des détails relativement fins. L'aspect plus chaud de la péninsule Jason séparant Larsen B et C illustre ce phénomène.
Enfin, sur le côté droit de l’image, des éléments linéaires appelés leads traversent la glace marine de la mer de Weddell. Ces fissures dans la glace froide et dure sont la preuve d'une zone de cisaillement, a expliqué Shuman. Ici, le Weddell Gyre provoque un cisaillement lorsqu'il circule dans le sens des aiguilles d'une montre et pousse la glace vers les eaux plus chaudes au nord. En revanche, la glace de mer plus proche du rivage se déplace plus lentement.
Grâce à LEAP, les images Landsat sont désormais collectées systématiquement en hiver et peuvent aider à combler les lacunes dans les connaissances sur la dynamique des glaces. Par exemple, a noté Crawford, les scientifiques pourraient mieux quantifier la façon dont la glace de mer côtière module le flux de glace terrestre vers l'océan, ce qui a des implications sur l'élévation du niveau de la mer. Ils pourront également en apprendre davantage sur les températures et la circulation hivernales de l’eau des océans, ainsi que sur la manière dont cela affecte la stabilité des plates-formes de glace.
La longévité du programme Landsat a prouvé la puissance des observations de la Terre à long terme. Afin de construire la série chronologique la plus longue possible pour les pôles, l'USGS s'efforce de retraiter les images satellite antérieures afin de les rendre plus utiles pour la comparaison avec l'imagerie moderne. Et maintenant, avec des plans en cours pour la poursuite du programme Landsat, LEAP vise à montrer l'intérêt d'étendre les observations polaires systématiques tout au long de l'année.
Landsat Next, la nouvelle mission Landsat dont le lancement est prévu au début des années 2030, aura une résolution spatiale et temporelle améliorée, ainsi que des bandes spectrales particulièrement adaptées aux observations de la neige et de la glace.
« C'est vraiment une période passionnante pour la science polaire Landsat, une nouvelle ère pour ainsi dire », a déclaré Crawford. « Avec Landsat Next à l'horizon, le programme de demande spéciale LEAP et ses observations des régions polaires de la Terre – et de l'état cryosphérique mondial plus largement – ne peuvent que gagner en impact et en pertinence.
Images de l'Observatoire de la Terre de la NASA par Lauren Dauphin utilisant les données Landsat de l'US Geological Survey dans le cadre du plan d'imagerie Landsat Extended Acquisitions of the Poles (LEAP). Vidéo de Kathryn Hansen. Musique de Bensound.com, code de licence : STC08QWANTPUQ4S3.
