RELATION ENTRE GROUPES DE PHYTOPLANCTON DOMINANTS ET SPECTRES DE LUMINANCE MARINE

L’instrument SeaWiFS (Figure 3.1.1) a été lancé à bord du satellite Seastar en Août 1997, et observe la terre depuis lors à une altitude de 705 Km avec une résolution spatiale de 1 Km. Le capteur observe chaque point de la terre au minimum 1 jour sur 2. Il faut environ une semaine pour obtenir une couverture globale en raison de la présence importante de nuages qui empêche l’observation de la surface sous jacente. L’instrument comporte 6 canaux dans le visible (412, 443,490, 510, 555, 670 nm) et deux dans le proche infra rouge (765 et 865 nm). Niveau 1 : comptes numériques correspondant aux luminances brutes, mesurées par le capteur dans chaque canal, avec les données de télémétrie, calibration, navigation associées. Ces données sont disponibles en mode LAC (« Local Area Coverage » – 1 Km de résolution) pour certaines régions ou en GAC (« Global Area Coverage » – 4 Km de résolution par échantillonnage) à l’échelle globale.Niveau 3, dit ‘binned’ : données GAC de niveau 2, moyennées sur 1 jour, 8 jours, 1 mois ou une année et projetées sur une grille. Cette dernière est régulière avec des pixels d’égale surface, de 9 Km par 9 Km environ. Ces produits, à 9Km de résolution, sont obtenus en moyennant les produits GAC sur une des périodes suivantes, journalières, hebdomadaires ou mensuelles. C’est ce type de produit qui a été utilisé pour le travail présenté dans ce manuscrit. Plus précisément, les paramètres suivants ont été utilisés: les luminances marines normalisées journalières à 412nm, 443nm, 490nm, 510nm et 555nm, la concentration en chlorophylle a et l’épaisseur optique des aérosols à 865nm.

Niveau 3, dit ‘mapped’ : ces produits sont des cartes, au format image, de synthèse de paramètres sur une projection équi-cylindrique du globe. Cinq paramètres sont disponibles pour SeaWiFS, pour chaque jour, semaine, mois ou année : la concentration en chlorophylle a, le coefficient d’angström à 510 et 865 nm (qui est utilisé dans le cadre d ‘études portant sur les aérosols), les luminances normalisées à 555 nm, l’épaisseur optique aérosol à 865nm et le coefficient d’atténuation diffuse à 490nm. Il est important de signaler que la qualité des données et produits SeaWiFS est contrôlée en permanence par des procédures de calibration et de validation très précises. Le système de calibration à bord est basé sur un diffuseur solaire qui permet de calibrer le capteur relativement à l’éclairement. Ainsi, en théorie, il n’y a pas de possibilité de dérive du capteur au cours de son fonctionnement. En réalité, la dégradation du diffuseur doit également être contrôlée par des visées régulières vers la surface de la lune, utilisée comme un diffuseur stable. En parallèle, un programme de validation – calibration a été mis en place. Il consiste à réaliser des mesures de terrain, dans plusieurs régions de l’océan mondial par différentes équipes qui doivent se conformer à un protocole précis. Parmi ces projets, on retiendra la bouée MOBY, les campagnes AMT dans l’Atlantique et même quelques campagnes GeP&CO…

La qualité des images acquises par SeaWiFS permet d’envisager de nombreuses applications, à diverses échelles d’observation. Les projets basés sur les données SeaWiFS visent à utiliser les concentrations en chlorophylle a pour estimer le taux de fixation de carbone dans l’océan, l’échange de CO2 à l’interface océan-atmosphère ou encore le flux de carbone organique absorbé par la couche océanique superficielle (Mc Clain et al, 2004). A l’échelle régionale, ou à mésoéchelle, ces images mettent en évidence le rôle de la circulation océanique sur la distribution de chlorophylle et sont le point de départ d’études du couplage entre la physique et la biologie marine. Où nLwref est un modèle simple de nLw qui tient compte seulement de la chlorophylle a standard (Figure 3.1.2), calculées par l’algorithme SeaWiFS classique. Idéalement ce modèle aurait dû être la fonction inverse de OC4V4. Cependant, ce dernier étant basé sur un choix entre plusieurs rapports de nLw il ne pouvait pas être inversé analytiquement. Nous avons donc défini numériquement le modèle inverse d’OC4V4, à partir d’un grand jeu de données SeaWiFS de chlorophylle a et de nLw associées. Les données utilisées, composées de 28800 ensembles de nLw et chlorophylle a, proviennent des données SeaWiFS extraites autour de chaque mesure Gep&Co, et dans un rayon de plus ou moins 60 Km et de plus ou moins un jour. Nous aurions bien sûr pu utiliser d’autres critères, mais ceux-ci permettent de créer un ensemble de données bien représentatif de l’ensemble de la variabilité des régions océaniques. Les valeurs moyennes de nLw(λ) ont ainsi été calculées pour 26 plages étroites de valeurs de chlorophylle a, permettant ainsi de créer une table de valeurs ou LUT (pour Look Up Table) de nLwref(λ,Chl a). Les valeurs obtenues sont présentées de façon synthétique dans la figure 3.1.2 , et sont disponibles en annexe.