Un relevé né d’une coopération franco-américaine
L’histoire commence en 1992. Le satellite TOPEX/Poséidon ouvre la série. C’est une mission menée en commun par l’agence spatiale française, le CNES, et la NASA, selon l’agence américaine 21. Les satellites Jason prennent la suite 3. Puis vient Sentinel-6 Michael Freilich, lancé en novembre 2020 1. Sentinel-6B est le dernier maillon de la chaîne. Il doit garder la mesure en vie « jusque dans les années 2030 », selon l’organisme qui l’exploite 1.
Le satellite appartient à l’Union européenne, dans son programme d’observation de la Terre, Copernicus 1. L’Union finance ce second satellite et ses opérations, avec EUMETSAT 3. EUMETSAT, l’agence européenne des satellites météo, l’exploite 24 heures sur 24 1. La NASA a fourni le lancement et plusieurs instruments 2. Le CNES calcule la position exacte du satellite 3. Airbus a construit l’ensemble. L’altimètre, le cœur de la machine, vient de Thales Alenia Space, en France 20.
Le vol en tandem a un but précis. Le nouveau satellite se règle sur l’ancien, mesure contre mesure 1. Ensuite, Michael Freilich changera d’orbite pour couvrir d’autres zones 1. Dans les prochains mois, Sentinel-6B doit devenir le satellite de référence mondial. Selon l’exploitant, les autres missions s’étalonneront sur lui 1.
Ce qu’il mesure, en une soustraction
Le principe est simple. D’un côté, le satellite connaît sa position exacte. Il la tire de deux systèmes de positionnement, DORIS et GNSS, la famille du GPS 4. De l’autre, son radar envoie une onde vers la mer et chronomètre l’écho. La position moins la distance donne la hauteur de la mer 4. Un miroir, visé au laser depuis le sol, sert à étalonner les instruments 4.
Un deuxième instrument mesure la vapeur d’eau dans l’air. Elle ralentit l’onde radar et fausserait le calcul 4. Le même écho radar donne aussi la hauteur des vagues et la vitesse du vent 3,7. Un dernier instrument sonde l’atmosphère : température et humidité, utiles aux prévisions météo 1,2.
Sentinel-6B repasse au même endroit tous les dix jours 3. Avec son jumeau, il couvre près de 95 % de l’océan libre de glace 1. Ses données arrivent aux services météo en trois heures environ 1.
Onze centimètres en trente ans
C’est son usage le plus solide : suivre le niveau moyen des océans du globe. Depuis 1993, ce niveau a monté d’environ 11 centimètres 5. Le rythme a plus que doublé, d’environ 2 millimètres par an en 1993 à 4,5 millimètres par an en 2023 5.
Ce chiffre ne tient pas au seul satellite. Les marégraphes, ces instruments plantés dans les ports, mesurent la mer depuis bien plus longtemps. Une reconstruction tirée de leurs relevés, de 1900 à 2015, trouve elle aussi une accélération depuis les années 1960 14. L’accélération n’est donc pas un effet de l’instrument spatial.
Selon le dernier rapport du GIEC, la mer a monté d’environ 20 centimètres entre 1901 et 2018. L’activité humaine en est « très probablement » le moteur principal depuis au moins 1971 6. Entre 1971 et 2018, la moitié de la hausse vient de l’eau qui se dilate en se réchauffant. L’essentiel du reste vient de la fonte des glaciers et des calottes polaires 6.
Les vagues du large, mieux prévues
Deuxième usage : la météo marine. Depuis août 1993, le centre européen de prévision météo (ECMWF) intègre à son modèle de vagues les hauteurs mesurées par satellite 7. Ce sont même les seules observations qu’il y intègre 7. Le jumeau de Sentinel-6B figure parmi les six altimètres utilisés dans ses essais de 2022-2023 8. En France, le modèle de vagues du large de Météo-France utilise lui aussi ces mesures 9.
Le gain existe, et il a été mesuré. En 2016, l’ECMWF l’a chiffré sur les satellites de l’époque : 3,5 % d’erreur en moins sur la hauteur des vagues avec un satellite, 6,5 % avec trois 7. Aux latitudes de la France, l’effet s’efface en deux jours environ 7. Les sources de prévision ne nomment pas encore Sentinel-6B. S’il y entre, ce sera aux côtés d’autres altimètres déjà en vol 8.
L’exploitant met aussi en avant l’intensité des ouragans 1. Là aussi, un gain a été chiffré, sur les satellites d’alors. Depuis 2004, le centre américain des ouragans utilise ces mesures dans son modèle de prévision 22. Selon ses chercheurs, l’erreur sur le vent maximal baisse d’environ 1 % dans l’Atlantique Nord 22. Pour les ouragans les plus violents de 2003 à 2005, le gain atteint 5 % en moyenne, sur une prévision à trois jours et demi 22.
Sur les côtes françaises, la mer se lit aussi depuis le quai
Le communiqué de mise en service parle d’« anticiper les tempêtes » 1. Pour la submersion des côtes françaises, le satellite n’entre dans l’alerte que par un détour. La surcote, c’est la mer poussée vers le rivage par le vent et la basse pression. Les modèles qui la calculent pour la vigilance vagues-submersion de Météo-France n’utilisent aucune mesure d’observation 10. Ils partent du vent, de la pression, de la marée et du relief des fonds 10. Les modèles de vagues près des côtes n’en utilisent pas non plus. Mais au large, ils reçoivent les vagues du modèle du large, celui qui intègre les mesures des satellites 9. C’est par ce chemin que l’altimétrie touche la vigilance.
Près du rivage, un altimètre voit mal. À moins de 10 kilomètres environ d’une terre, l’écho radar mélange la mer et le sol. Les traitements standard écartent alors ces données 11. Le mode haute résolution de Sentinel-6B améliore la mesure près des côtes, sans tout régler 4,11. Autre point : le satellite mesure la mer par rapport au centre de la Terre 4. Pour un port, ce qui compte, c’est la hauteur de la mer par rapport au quai. Or le sol peut s’enfoncer ou se soulever. Ce niveau-là, ce sont les marégraphes qui le donnent 12. La part de l’altimétrie dans une alerte de submersion en France n’est chiffrée par aucune source publiée.
La tempête Xynthia, en février 2010, a fait 47 morts, dont 29 en Vendée 13. En mer, la prévision était « globalement exacte » : 1,15 mètre de surcote annoncé au large de La Rochelle, 1,5 mètre relevé à La Pallice 13. Le Sénat a pointé ensuite « une prévision très insuffisante des risques à terre » 13. Le conseil de se calfeutrer chez soi s’est révélé « un piège » pour les habitants de maisons sans étage 13.
Brest, depuis 1711
Les côtes françaises ont leurs propres témoins, bien plus anciens que les satellites. Le marégraphe de Brest mesure la mer depuis 1711, celui de Marseille depuis 1885 15. À Brest, la mer a monté d’environ 35 centimètres. À Marseille, d’environ 19 centimètres 15,16. Le Shom, le service hydrographique de la Marine, y relève une accélération depuis les années 1980 15. En 2023, l’Organisation météorologique mondiale a labellisé ces deux observatoires 15. Leurs relevés servent d’ailleurs à contrôler les satellites altimétriques 15,16.
Sur la côte, une autre pièce compte pour les habitants : l’état des risques. Il est dû pour un bien situé dans une zone couverte par un plan de prévention des risques, comme ceux de la submersion, ou exposée au recul du trait de côte 17. Le vendeur le remet lors de la première visite, s’il y en a une. Le bailleur l’annexe au bail 17. S’il manque à la promesse de vente, le délai de rétractation ne court qu’à partir du lendemain de sa remise 17. Sans lui, l’acheteur ou le locataire peut obtenir l’annulation du contrat, ou une baisse du prix ou du loyer 18. Le site public Géorisques le prépare à partir de l’adresse 18. En vigilance orange vagues-submersion, la consigne officielle est de rejoindre « le plus haut point possible » ou de se réfugier « en étage » 19.
Sur le quai de Brest, la mesure court depuis trois siècles. Depuis l’espace, Sentinel-6B doit tenir la sienne jusque dans les années 2030, selon son exploitant 1. Les deux relevés disent la même chose : la mer monte, et de plus en plus vite 5,15.