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Les premières images satellite de la Terre renseignent sur l’évolution des banquises

Depuis six ans, un groupe américain réexamine les premières images satellite de la Terre. Il espère en tirer de nouvelles informations sur le climat au XXe siècle, et notamment sur l’évolution des banquises Arctique et Antarctique

La ligne jaune délimite l’extension maximale de la glace de mer en 1964, la rouge celle en 2014. — © NSIDC
La ligne jaune délimite l’extension maximale de la glace de mer en 1964, la rouge celle en 2014. — © NSIDC

Les images inédites de la banquise

Climat Depuis six ans, des chercheurs réexaminent les premières images satellite de la Terre

Elles révèlent des fluctuations des limites de la banquise en Antarctique entre 1960 et 1970

Elles étaient soigneusement rangées, dans un hangar de l’administration américaine, en Caroline du Nord. Des centaines de bobines de film qui dormaient depuis des décennies. Plus de 200 000 images en noir et blanc, tirées des observations des satellites Nimbus de la NASA, dont le premier a été lancé à l’automne 1964.

«Ces films n’avaient jamais été exploités, et pourtant c’est une mine d’informations sur le climat de l’époque», raconte David Gallaher, du Centre national américain de données sur la neige et la glace (NSIDC). Comme deux collègues, Garret Campbell et Walt Meier, il a mué ces dernières années en archéologue de données.

En 2008, les trois hommes apprennent par hasard que les données de Nimbus ont été préservées. «Nous nous sommes demandé s’il n’y avait pas moyen d’en tirer des informations sur l’état de la banquise dans les océans Arctique et Antarctique», explique David Gallaher. «Comme la banquise laisse peu de traces, l’imagerie par satellite est indispensable pour connaître précisément son extension, justifie Jérôme Weiss, de l’Institut des Sciences de la Terre de Grenoble (France). Si mes collègues américains parviennent à faire parler Nimbus, cela permettra de rallonger de quinze ans notre connaissance de l’évolution de la banquise.»

Après avoir contacté la NASA, le trio finit par retrouver les images prises par les trois premiers satellites Nimbus. Par chance, elles ont été conservées avec soin, dans des caisses stockées dans un hangar. Ils mettent la main sur de grandes bobines de film 35 mm, un format pour lequel les scanners commencent à se faire rare. «Ça a été un travail de titan, explique David Gallaher. Nous avons transformé un vieux scanner Kodak et nous nous sommes fait aider par nos étudiants.» Impossible d’automatiser ce travail fastidieux, car les images ne sont pas régulièrement espacées sur les bobines comme elles auraient dû l’être. Il faut dire que la technique de prise de vue était empirique dans les années 1960: un opérateur était chargé de photographier le moniteur vidéo où s’affichait, toutes les 91 secondes, une nouvelle image provenant du satellite!

«Sur les films, les écarts variaient de quelques millimètres à plusieurs dizaines de centimètres!» Au total, il a fallu 30 mois d’efforts et 1,5 million de manipulations, pour disposer d’une banque de 250 000 images couvrant toute la planète. Elles sont désormais accessibles, par Internet, à l’ensemble de la communauté scientifique.

Mais avant d’en arriver là, le trio a bataillé pour transformer ces archives photographiques en données utilisables: les images n’étaient identifiées que par un numéro, empêchant toute localisation précise. «Nous avons trouvé les informations qui nous manquaient dans les archives protégées du NORAD, ce qui nous a permis de dater chaque prise de vue à la seconde près.» En pleine Guerre froide, en effet, les positions des satellites étaient ultra-secrètes et collectées par ce centre américano-canadien qui commande la défense aérospatiale de l’Amérique du Nord.

Le trio a extrait 30 000 clichés des régions polaires. Puis il a mis au point une méthode pour déterminer les limites d’extension de la banquise. «Compte tenu de la qualité des images, il nous était souvent impossible de distinguer les nuages de la glace de mer.» Les chercheurs ont donc travaillé par comparaison, profitant du fait que les nuages se déplacent beaucoup plus vite que la banquise. Une méthode impraticable dans les années 1960, faute d’ordinateurs assez puissants.

Si la fouille dans les données est encore loin d’être achevée, faute de moyens pour la financer, les chercheurs du NSIDC ont d’ores et déjà repéré un phénomène surprenant près du pôle Sud, à la fin de l’hiver austral, le moment où l’extension de la banquise est maximale. «Nous constatons qu’à l’automne 1964, la banquise Antarctique avait une surface supérieure au maximum relevé depuis 1979, le début officiel des observations par satellite. Mais à notre grande surprise, deux ans plus tard, l’extension est plus faible que le minimum observé depuis 1979, indique David Gallaher. Nous avons tout revérifié plusieurs fois, car on ne croyait pas un tel écart possible. On parle de 20% de différence en deux ans!»

«Il n’est pas sûr que ces deux périodes correspondent à des records absolus, tempère Jérôme Weiss. Pour cela, il faudrait pouvoir recouper ces observations dans le visible avec d’autres, qui reposent sur l’imagerie micro-onde qu’on utilise aujourd’hui. Mais, en revanche, la comparaison des observations de 1964 et 1966 est pertinente puisqu’elles relèvent toutes deux de la même méthode d’observation. Cette forte variabilité relativise fortement les fluctuations observées depuis 1979. L’écart entre 1964 et 1966 est largement supérieur à la faible tendance à l’augmentation de l’extension de la banquise Antarctique depuis.» Cela relativiserait donc l’impression de bonne santé des glaces de mer au pôle Sud, souvent mise en avant par les climato-sceptiques pour contester le réchauffement de la planète.

Dans l’Arctique, en revanche, les données des Nimbus n’apportent pour le moment rien de nouveau. Il semble que l’extension de la banquise ait été relativement stable au cours des années 1960 et 1970. Mais la forme des côtes canadiennes et sibériennes, beaucoup plus découpées que celles du continent Antarctique, empêche toute analyse précise des images des Nimbus, compte tenu de la qualité des clichés. «La tendance à la diminution des glaces de l’Arctique depuis 1979 est si évidente que l’absence de données satellitaires antérieures à 1979 est moins cruciale», souligne Jérôme Weiss.

«Dans quelques années, le travail que nous faisons sera impossible à réaliser», prévient David Gallaher. Car l’archéologie de données a ceci de particulier qu’elle a besoin de témoins de l’époque. «Nous avons mis beaucoup de temps à retrouver un des anciens du programme Nimbus, pour comprendre ce qui était écrit dans leurs carnets de notes. Sans son témoignage nous n’y serions pas parvenus. Dans quelques années, tous ces gens seront morts, le temps presse.»

Les images permettent de rallonger de quinze ans la connaissance de l’évolution de la banquise