Mettre le poids du monde au travail
Tout modèle visant à éclairer les décisions prises dans le monde réel doit être précis. Mais comment vérifier la précision lorsqu'il y a peu de mesures "sur le terrain" pour s'y référer ? Pour Canada1Water, l'une des options consiste à laisser la gravité parler. John Crowley, du Service géodésique canadien, explique comment la gravité variable dans le temps, mesurée depuis l'espace, aidera à valider les résultats de C1W.
Q : Pouvez-vous décrire brièvement votre travail au Service géodésique canadien ?
JOHN CROWLEY : Je suis le chef de l'équipe Gravity and Height Systems. Nous faisons beaucoup de choses, mais en ce qui concerne Canada1Water, nous faisons partie d'un projet en cours qui utilise les données gravimétriques du satellite GRACE[1] de la NASA et du Centre aérospatial allemand. GRACE est l'acronyme de "Gravity Recovery and Climate Experiment" (Expérience sur la récupération de la gravité et le climat). Il établit des cartes mensuelles de la gravité de la Terre, et nous utilisons ces cartes pour suivre les changements dans le stockage de l'eau sur l'ensemble de la planète.
Q : Comment cartographier la gravité terrestre et quel est le rôle de l'eau à cet égard ?
JOHN CROWLEY : Toute matière exerce une attraction gravitationnelle. Plus l'objet est gros, plus l'attraction est forte. GRACE dispose d'une paire de satellites en orbite autour de la Terre, et les orbites qu'ils suivent sont déterminées par la gravité. Tout changement dans les orbites indique un changement dans l'attraction gravitationnelle. Sur Terre, il existe deux signaux dominants de changement gravitationnel : l'un est dû à la tectonique des plaques et au mouvement des continents ; l'autre est dû aux changements dans l'eau, sous forme liquide et sous forme de glace. La contribution de la tectonique est bien modélisée et comprise, de sorte que lorsque nous l'éliminons des mesures, nous supposons que tout changement résiduel est causé par l'eau.
Q : Comment ces cartes gravimétriques contribuent-elles à Canada1Water ?
JOHN CROWLEY : Canada1Water couvre des parties du pays où il n'y a pas nécessairement d'informations ou d'observations géologiques à tester et à valider. GRACE a enregistré les changements gravitationnels liés à l'eau au cours des deux dernières décennies, et nous savons, en comparant ces données à des endroits disposant de données vérifiées sur le terrain, comme le bassin des Grands Lacs, qu'elles concordent bien. Nous pouvons donc fournir une validation générale du stockage de l'eau dans tout le Canada et aider à combler les lacunes de Canada1Water là où il y a peu de mesures terrestres.
Q : Qu'obtenez-vous en retour de Canada1Water ?
JOHN CROWLEY : Canada1Water a une résolution de données beaucoup plus élevée que celle de GRACE. Nous pouvons voir qu'il y a un changement total dans l'eau à la surface ou près de la surface de la Terre, mais nous ne pouvons pas dire où il se trouve exactement, ni à quelle profondeur. Canada1Water nous aidera à calculer des changements plus détaillés de la gravité et à confirmer notre hypothèse selon laquelle, si l'on exclut les contributions tectoniques, c'est l'eau qui est responsable du reste des changements à grande échelle. En fait, nous contribuons à valider et à étalonner les modèles à grande échelle de Canada1Water, qui nous aident à affiner nos observations gravitationnelles.
"Fondamentalement, nous contribuons à valider et à calibrer les modèles à grande échelle de Canada1Water, et ils nous aident à affiner nos observations gravitationnelles détaillées".
John Crowley est le chef d'équipe des systèmes gravimétriques et altimétriques au Service géodésique canadien, Ressources naturelles Canada.
COMMENT LA GRÂCE MESURE LE CHANGEMENT GRAVITATIONNEL
L'eau liquide et la neige ont une masse qui contribue à l'attraction gravitationnelle de la Terre sur les satellites GRACE appariés. Tout changement de masse produit un changement de gravité qui peut être mesuré.
Q : Qu'est-ce que ces informations plus détaillées vous permettront de faire ?
JOHN CROWLEY : Cela rejoint ce que je viens de dire. La résolution de GRACE est limitée à environ 300 kilomètres en raison de certaines limitations spatiales et d'erreurs de données. Nous essayons constamment d'améliorer nos méthodes pour résoudre ces erreurs. L'un des moyens d'y parvenir est de tester de nouvelles méthodes de détection des changements hydriques avec GRACE. Mais il y a très peu d'endroits dans le monde où nous savons exactement comment le stockage de l'eau change. Canada1Water remplit une partie de ce tableau pour que nous puissions affiner nos méthodes d'analyse spatiale. La résolution spatiale accrue des modèles de Canada1Water peut être utilisée pour tester les limites spatiales et les méthodes de traitement de GRACE. Comme la plupart des sciences, il s'agit d'un processus itératif.
Q : Que pensez-vous de votre participation au projet Canada1Water ?
JOHN CROWLEY : J'ai été très heureux qu'on me demande de contribuer. Les résultats seront importants en soi, mais l'aspect multidisciplinaire de ce projet est également une grande réussite et je pense que c'est l'une des grandes réussites. Il rassemble de nombreuses personnes de manière très intéressante afin d'adopter une approche globale des systèmes terrestres pour répondre aux questions sur l'eau et le climat.
[1] La mission originale GRACE s'est déroulée de 2002 à 2017. La mission actuelle, GRACE-FO ("Follow On"), a débuté en 2018.