On a vu dans la section 2.3 un modèle simple pour la température de brillance de la surface océanique,
qui consiste à considérer que la surface est plane. Comme on l’a vu dans la section 4.4, ce modèle est
insuffisant pour atteindre la précision que l’on cherche sur la SSS, mais il permet néanmoins de calculer la
contribution principale à Tbmer car l’effet du vent constitue une ”petite” correction (voir la section
4.4). De plus, l’essentiel du signal en SSS et SST est contenu dans Tbplat (voir la section
5.1). J’ai donc calculé Tbplat à partir de (2.22) pour évaluer la sensibilité de Tbmer à ces
paramètres.
Tbplatne dépend, à une fréquence donnée, que de la SSS et de la SST, à travers
r, et de
. J’ai utilisé
le modèle de constante diélectrique KS ([47]) dans cette section, les résultats obtenus avec les autres
modèles de
r étant discutés dans la section 5.1.
Conformément à ce j’avais obtenu sur la figure 2.4, lorsque
augmente la température de brillance
à une SSS et une SST données augmente en V-pol jusqu’à environ 84o d’angle d’incidence
et diminue en H-pol (figure 4.30). Pour les deux polarisations, la variation de Tbplat avec
est plus forte à
élevé qu’au nadir où la variation est très faible (sauf en V-pol près de
84o ).
Tbplatvarie quasiment linéairement avec la SSS (ce qui n’est pas le cas avec la SST, voir paragraphe
suivant), et sa sensibilité à la SSS augmente à mesure que la SST augmente (figure 4.31). Au nadir, une
augmentation de SSS induit toujours une diminution de Tbplat, car elle induit une augmentation de la
conductivité ionique
ion, donc de |
r''| et par conséquence du coefficient de réflexion de la surface
océanique (voir la figure 4.5.b). J’ai reporté la variation de Tbplat avec la SSS aux fréquences 2.65 GHz et
14 GHz sur la figure 4.32 ; l’avantage de la bande L sur les plus hautes fréquences pour la mesure de la
salinité est évident.
Au nadir toujours, Tbplat augmente quand la SST augmente dans les mers froides, et diminue quand la
SSTaugmente dans les mers chaudes (voir la figure 4.33). Dans les mers dont la température est de
l’ordre de 15o C, Tbplat est insensible à la SST. Ce maximum de Tbplat se situe en fait à des températures
un peu plus faible dans les mers très salées et plus forte dans les mers peu salées. Une augmentation de
SSTinduit toujours une diminution de l’émissivité e, car elle induit une augmentation de la conductivité
ionique
ion , donc de |
r''| et par conséquence du coefficient de reflexion de la surface océanique
(voir la figure 4.5.b). Mais Tbplat = SST × e, et, la diminution de e avec la SST croissante
n’étant pas linéaire, dans les mers chaudes la diminution de e l’emporte sur l’augmentation de
SST, tandis que dans les mers froides l’augmentation de SST l’emporte sur la diminution
d’émissivité.
Lorsque l’angle d’incidence
augmente, la sensibilité de Tbplat à la SSS augmente en polarisation
verticale (figure 4.34.a) et diminue en polarisation horizontale (figure 4.34.b), particulièrement pour les
mers chaudes. Au nadir, la sensibilité de Tbplat à la SSS est de -0.2 K.psu-1 à 0oC, et de -0.7 K.psu-1 à
30o C. À 60o d’angle d’incidence et SST = 30oC, la sensibilité de Tbplat à la SSS est de -1 K.psu-1 en
V-pol, et de -0.4 K.psu-1 en H-pol. Ces résultats sont obtenus pour une SSS de 35 psu et dépendent peu
de la SSS .
La variation de sensibilité de Tbplat à la SST lorsque l’angle d’incidence
varie est illustrée pour une
SSSde 35 psu sur les figures 4.35.a pour la V-pol et 4.35.b pour la H-pol. Au nadir, la sensibilité de Tbplat
à la SST est de 0.1 K.oC-1 à 0oC et de -0.16 K.oC-1 à 30oC. Près de 15oC, Tbplat est insensible à la SST
mais cette température dépend un peu de l’angle d’incidence, surtout pour la V-pol. À forte incidence
(i.e.
= 60o ), la sensibilité de Tbplat à la SST en V-pol est plus forte qu’au nadir dans les
mers froides (i.e. elle est de 0.25 K.oC-1 à 0oC) et est plus faible dans les mers chaudes (i.e.
elle est de -0.15 K.oC-1 à 30oC), alors qu’en H-pol une augmentation de
induit presque
toujours10
une diminution de la sensibilité de Tbplat à la SST (0.04 K.oC-1 à 0oC et -0.11 K.oC-1 à 30oC).
Cependant, la sensibilité de Tbplat à la SST dépend sensiblement de la SSS comme on peut le voir sur les
figures 4.36 et 4.37.
Cette étude de sensibilité montre que la Tbmer est peu sensible à la SST, particulièrement pour
des SST moyennes de l’ordre de 15oC. En revanche, la sensibilité de Tbmer à la SSS est très
dépendante de la SST: au nadir elle augmente pratiquement d’un facteur 3.5 entre 0oC et
30o C. Lorsque
augmente de 0o à 60o, la sensibilité à la SSS augmente en V-pol d’un facteur
1.4 et diminue en H-pol d’un facteur supérieur à 1.4. J’ai utilisé des cartes globales (voir les
figures 4.38) de SST et SSS climatologiques (respectivements issues des climatologies Reynolds,
[76 ], et Levitus, [7]) pour estimer la Tbplat globale et sa variabilité spatiale (figure 4.39). On
distingue clairement un signal en SSS, notamment avec une augmentation de Tbplat dans les
zones de fortes précipitations (par exemple à 80oO, 5oN et dans le golfe du Bengale à 90oE,
15o N) et près des embouchures des grands fleuves (par exemple à l’embouchure de l’Amazone,
50o O,0o ) ou avec une diminution de Tbplat dans les zones de faibles précipitations (par exemple
dans la zone des gyres sub-tropicaux, 40oO, 25oN). Il peut être difficile de différencier les
effets respectifs de la SSS et de la SST qui peuvent aller dans le même sens (par exemple la
faible T bplat en mer Méditérranée causée à la fois par une forte SSS et une forte SST). Les
cartes 4.40 et 4.41 sont obtenues en supprimant la variabilité respectivement de la SSS (la SSS
est fixée à 35 psu) et de la SST (la SST est fixée à 15oC). On constate que la variabilité de
la SST entraîne une variation globale de Tbplat de l’ordre de 2 K alors que celle de la SSS
entraîne une variation globale de l’ordre de 6 K. L’écart type des Tbplat sur la carte de la figure
4.40 est de l’ordre de 0.38 K et celui des Tbplat sur la carte de la figure 4.41 est de l’ordre de
0.74.
L’incertitude sur l’estimation de la SSS à partir de mesures de Tbmer induite par les sensibilités
exposées dans cette section (qui vont peu varier avec le vent) et par les incertitudes sur la connaissance de
la SST et sur la mesure de Tbmer sera discutée dans la section 5.2. On a vu que la SST induisait un signal
relativement faible sur Tbmer, mais un autre paramètre géophysique va induire du bruit sur la mesure ;
c’est le vent.