Évolution du niveau moyen des mers vu par d'autres techniques

Le système d'observation altimétrique par satellite permet de surveiller la quasi-totalité des océans de la planète depuis les années 1990, de manière continue et régulière. Ce système d'observation a révolutionné l'océanographie mais ce n'est pas le seul système d'observation développé pour surveiller le niveau de la mer. D'autres techniques, comme les marégraphes, existent depuis longtemps. D'autres, comme la flotte ARGO et GRACE, ont été développées pour compléter et/ou valider les données altimétriques des satellites. La combinaison de toutes les données disponibles provenant des différents systèmes d'observation est un outil puissant pour mieux comprendre pourquoi et comment le niveau de la mer varie.

Evolution du niveau moyen global des océans depuis le 18è siècle. La courbe violette est basée sur les mesures reconstruites, les courbes bleue, rouge et verte basées sur les marégraphes. La courbe bleue claire est la série altimétrique [1993, 2012]. Des projections sur le 21e siècle sont également indiquées. La zone bleue est la projection RCP2.6 et la zone rouge correspond aux projections du scénario RCP8.5. Source IPCC 5th Assessment Report, 2013, Chapitre 13.

Les différentes techniques de mesure et ce qu'elles observent

Les différentes techniques permettant de mesurer les variations du niveau moyen des océans n'observent en fait pas exactement les mêmes phénomènes physiques.

Technique	Part du niveau moyen observée
Altimétrie	totale (stérique+masse)
Grace	masse+ effets du rebond post-glaciaire (GIA)
profils Température/Salinité (Argo)	stérique ou thermostérique (température seule) ou halostérique (salinité seule)
Marégraphes	totale plus mouvements du sol (effets du rebond post-glaciaire compris)

Marégraphes

Les plus longues séries de données de niveau de la mer proviennent des marégraphes, puisque pour certains (peu nombreux) on peut remonter à plus d'un siècle. Cependant, ils subissent les effets des mouvements des continents, et sont très inégalement répartis sur le globe : forcément près des côtes, mais aussi beaucoup plus nombreux, et plus anciens, en Europe et aux États-Unis.

Observations in situ de Température/Salinité

La température et la salinité en surface comme en profondeurs sont mesurées in situ par des flotteurs Argo ou des XBT. On calcule ainsi les variations du niveau thermostérique (c'est-à-dire dues à la température seule) ou stériques (dues à la température et à la salinité) sur la couche 0-700 m à partir des profils en température (T) ou en température et salinité (T/S). Cette technique permet donc de mesurer l'effet des changements de température de l'océan en premier lieu ; les apports d'eau douce ou l'évaporation ont également un effet indirect, par leur impact sur la salinité (mais cette mesure ne prend pas en compte les variations de la quantité d'eau dans l'océan).

Gravimétrie : satellite Grace

Les changements des masses d'eau dans l'océan (apport d'eau ou évaporation, déplacements) modifient le champ de gravité de la Terre. Le satellite Grace permet d'observer ces variations tous les 30 jours. Grace à lui, on peut estimer la quantité d'eau (fonte des glaces notamment) rajoutée dans les océans.

Modèles

Variations sur la période 1993-2016 du niveau des mers calculées à partir du modèle global Mercator Océan (1/4°) sans assimilation (pour avoir un résultat indépendant des mesures altimétriques qui font parties des données assimilées normalement). L'élévation de ce niveau moyen simulé de la mer est de 1,74 mm/an et aucun biais n’a été retiré de cette tendance. A part dans l'océan Austral, cette carte est similaire dans de nombreux aspects à ceux obtenus à partir d'ensembles de données in situ ou satellites, avec des variations qui se ressemblent (par exemple, augmentation du niveau dans le Pacifique Ouest tropical, et diminution à l’Est). (Crédit G. Garric, Mercator Ocean).

Les modèles d'océan décrivent l'océan dans ses trois dimensions (horizontalement et verticalement), ainsi que son évolution dans le temps (dimension temporelle ou quatrième dimension). Un modèle est une description mathématique de phénomènes physiques. Dans le cas de l'océan, tout comme de l'atmosphère, le modèle mathématique décrit le mouvement des fluides (eau, air) à la surface de la Terre, ainsi que les transports de chaleur (la température) et de matière (les sels) qui leurs sont associés.