Variations de masse des océans vues par géodésie spatiale

Les variations barystatiques et manométriques du niveau marin représentent la composante de masse des variations du niveau marin aux échelles globale et régionale respectivement. Les variations barystatiques et manométriques du niveau marin peuvent être estimées par deux approches différentes:

• Les missions de gravimétrie spatiale GRACE et GRACE - Follow On
• Le calcul du bilan du niveau marin combinant les mesures d’altimétrie radar satellitaires à celles de capteurs in situ

L’approche gravimétrique est basée sur les produits d’ensemble du CNES développés à partir de l’étude Blazquez et al., (2018) (GRACE L3 CNES V1.6 : lien vers le pôle Form@ter en préparation), permettant d’estimer les incertitudes associées aux diverses étapes de la chaîne de traitement des données GRACE et GRACE-FO. L’approche par résolution du bilan marin est basée sur l’étude de Barnoud et al., (2023).

Variations barystatiques du niveau marin

Les variations barystatiques du niveau marin représentent les échanges de masses d’eau des continents aux océans et vice versa. La fonte des calottes polaires et des glaciers continentaux constituent les principales sources de variation du niveau barystatique. A l'échelle interannuelle, les échanges d'eau douce avec les grands bassins hydrologiques (par exemple l'Amazone, Mississippi) sont également importants. Les méthodes gravimétrique et de bilan marin utilisées pour calculer les variations barystatiques du niveau des mers sont comparées dans la Figure 1. Globalement, les deux approches sont cohérentes. Certains traitements des données gravimétriques permettent d’obtenir un meilleur accord entre les deux approches; le choix du modèle de géocentre est particulièrement important.

Variations manométriques du niveau marin

Les changements manométriques du niveau de la mer sont dus à plusieurs processus, incluant la circulation océanique et atmosphériques, les empreintes du niveau de la mer (sea level fingerprints en anglais) ou le cycle global de l'eau. Les modes climatiques, tels que l'oscillation australe d'El Niño, l'oscillation arctique, l'oscillation nord-atlantique ou le mode annulaire austral, influencent également de manière significative les changements manométriques du niveau de la mer (voir par exemple, Pfeffer et al., 2022).

Les tendances des variations manométriques du niveau de la mer et leurs incertitudes sont comparées pour les deux approches considérées: gravimétrie et bilan marin(Figure 2). Les tendances sont en accord pour les deux approches sur les océans Pacifique, Atlantique Sud et Indien Sud. Les principales différences sont observées dans l'Atlantique Nord, l'océan Indien Nord, ainsi que dans les zones océaniques turbulentes, telles que le Gulf Stream, le Kuroshio et l'océan Austral, ce qui peut s'expliquer par les incertitudes de la gravimétrie spatiale (Atlantique Nord et Inde du Nord) et du bilan marin (zones turbulentes).

Produits barystatiques et manométriques

Au total, 4 produits sont distribués:

• Les variations barystatiques du niveau de la mer à partir de la gravimétrie : séries temporelles mensuelles d'avril 2002 à août 2022
• Les variations manométriques du niveau de la mer à partir de la gravimétrie : grilles mensuelles avec un espacement de 1 degré d'avril 2002 à août 2022
• Les variations barystatiques du niveau de la mer à partir du bilan marin : séries chronologiques mensuelles de janvier 1993 à décembre 2020
• Les variations manométriques du niveau de la mer par rapport au bilan marin: grilles mensuelles avec un espacement de 1 degré de janvier 1993 à décembre 2020

DOI et métadonnées

Les produits gravimétriques sont référencés avec le DOI: https://doi.org/10.24400/527896/a01-2023.011 
Plus de métadonnées: https://commons.datacite.org/doi.org/10.24400/527896/a01-2023.011 

Les produits issus du bilan marin sont référencés avec le DOI: https://doi.org/10.24400/527896/a01-2023.012 
Plus de métadonnées: https://commons.datacite.org/doi.org/10.24400/527896/a01-2023.012 

Accès et conditions

Le produit (fichier NetCDF) peut être téléchargé en accès libre sur le serveur https ou via le FTP non authentifié (si le protocole FTP n'est pas supporté par vos navigateurs, voir cette note)

Le produit est librement accessible pour tout type de projet ou d'étude, et mis à disposition selon les termes de la licence AVISO.

Citation

Si vous utilisez les données, veuillez citer: "The barystatic and manometric products from satellite gravimetry and sea level budget approaches (DOI: 10.24400/527896/a01-2023.011 and 10.24400/527896/a01-2023.012) were produced by Magellium/LEGOS and distributed by AVISO+ (https://aviso.altimetry.fr) with support from Copernicus Marine Service. "

Contacts

Pour toute question technique ou information complémentaire relative aux produits barystatiques et manométriques, les utilisateurs sont invités à contacter Julia Pfeffer : julia.pfeffer(at)magellium.fr

Remerciements

Ce travail est financé par CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service) dans le cadre du projet WAMBOR (WAter Mass Balance in Ocean Reanalyses): https://marine.copernicus.eu/about/research-development-projects/2022-2024/WAMBOR. CMEMS est mis en œuvre par Mercator Océan International dans le cadre d'une convention de délégation avec l'Union Européenne.

Versions des produits barystatiques et manometriques, documentation et accès

Références principales

• Blazquez, A., Meyssignac, B., Lemoine, J.-M., Berthier, E., Ribes, A., Cazenave, A. (2018). Exploring the uncertainty in GRACE estimates of the mass redistributions at the Earth surface: implications for the global water and sea level budgets, Geophysical Journal International, 215 (1), 415–430, https://doi.org/10.1093/gji/ggy293
• Barnoud, A., Pfeffer, J., Cazenave, A., Fraudeau, R., Rousseau, V., and Ablain, M. (2023). Revisiting the global mean ocean mass budget over 2005–2020, Ocean Sci., 19, 321–334, https://doi.org/10.5194/os-19-321-2023 

Autres références

• Cheng, L., Trenberth, K. E., Fasullo, J., Boyer, T., Abraham, J., and Zhu, J. (2017). Improved estimates of ocean heat content from 1960 to 2015, Science Advances, 3, https://doi.org/10.1126/sciadv.1601545 
• Cheng, L., Trenberth, K. E., Gruber, N., Abraham, J. P., Fasullo, J. T., Li, G., Mann, M. E., Zhao, X., and Zhu, J., (2020). Improved Estimates of Changes in Upper Ocean Salinity and the Hydrological Cycle, Journal of Climate, 33, 10 357–10 381, https://doi.org/10.1175/jcli-d-20-0366.1
• Good, S. A., Martin, M. J., and Rayner, N. A. (2013). EN4: Quality controlled ocean temperature and salinity profiles and monthly objective analyses with uncertainty estimates, Journal of Geophysical Research: Oceans, 118, 6704–6716, https://doi.org/10.1002/2013jc009067. 
• Ishii, M., Fukuda, Y., Hirahara, S., Yasui, S., Suzuki, T., and Sato, K. (2017). Accuracy of Global Upper Ocean Heat Content Estimation Expected from Present Observational Data Sets, SOLA, 13, 163–167, https://doi.org/10.2151/sola.2017-030 
• Legeais, J.-F., Meyssignac, B., Faugère, Y., Guerou, A., Ablain, M., Pujol, M.-I., Dufau, C., and Dibarboure, G., (2021). Copernicus sea level space observations: a basis for assessing mitigation and developing adaptation strategies to sea level rises, Front. Mar. Sci., 8, 704721, https://doi.org/10.3389/fmars.2021.704721 
• Pfeffer, J., Cazenave, A. & Barnoud, A. (2022). Analysis of the interannual variability in satellite gravity solutions: detection of climate modes fingerprints in water mass displacements across continents and oceans. Clim Dyn 58, 1065–1084. https://doi.org/10.1007/s00382-021-05953-z