Classification de la banquise avec SWOT

La banquise, ou glace de mer, correspond à de l’eau de mer salée gelée (par opposition aux icebergs, formés d’eau douce), qui couvre l’océan principalement dans les régions polaires des hautes latitudes. Ces glaces sont saisonnières, se forment l’hiver et fondent l’été, et pluriannuelles lorsqu’elles persistent à plusieurs  saisons de fonte. Leur processus de croissance et de fonte laisse apparaître différents états et formes de glace de mer : des paquets peuvent s’agréger pendant la phase de croissance (floes) ; des fissures peuvent survenir dans les régions de divergence ou de cisaillement, sous forme de chenaux (leads) ou de polynies lorsque la superficie d’eau libre est plus vaste.

L’océan Arctique et l’océan Austral (qui entoure l’Antarctique), couvrent respectivement environ 14 millions et 20 millions de km². Bien que leurs surfaces ne représentent que 7% des 510 millions de km² de l’ensemble des océans, ces régions polaires jouent un rôle fondamental dans l’équilibre climatique. Ces régions se réchauffent plus vite que la moyenne mondiale et subissent des changements sans précédent et voient l’étendue et l’épaisseur des glaces de mer diminuer. Leur surface blanche et glacée agit comme un miroir qui réfléchit le rayonnement solaire ; mais la disparition de ces surfaces réduit l’albedo, et les zones d’eau libre de glace absorbent alors davantage d’énergie, accélérant le réchauffement de l’océan par effet de rétroaction.

Des changements dans la glace de mer ont également une incidence sur les courants océaniques ainsi que sur l’échange de chaleur et de vapeur d’eau de l’océan vers l’atmosphère.

L’allongement de la période sans glace et le réchauffement des eaux marines entraînent également des changements majeurs dans la biologie des océans polaires : les efflorescences de phytoplancton au printemps, à la base de la chaîne alimentaire, sont directement impactés.

Enfin, la glace de mer affecte le transport maritime, la pêche commerciale, l’exploitation des richesses naturelles en mer, les habitudes de chasse et de pêche des peuples autochtones.

Selon le Système mondial d’observation de l’Organisation météorologique mondiale, la glace de mer représente une variable climatique essentielle (ECV).

Observer la glace de mer

Observer, mesurer et suivre l’évolution de la banquise répond à l’appréhension de tous ces impacts. Plusieurs paramètres pour caractériser cette glace de mer peuvent être mesurés : sa concentration, sa superficie, son étendue, son type, son mouvement, sa déformation, son âge, son épaisseur, son volume et l’épaisseur de neige qui la recouvre.

L’épaisseur de glace est un paramètre essentiel pour déterminer l’état de la glace et sa capacité à résister à des événements climatiques (vent, vagues de chaleur) ou océaniques (vagues, houle, remontée d’eaux chaudes, etc.). Elle permet également d’accéder aux variations de volume et de masse, quantifiant ainsi les apports d’eau douce et les effets de la stratification sur la circulation océanique.

La mesure de l’épaisseur de glace (SIT pour Sea Ice Thickness) est déduite de la hauteur de la glace émergeant au-dessus de l’eau, appelée franc-bord (freeboard), et de l’épaisseur de la neige qui la recouvre. Le point de référence « zéro » pour calculer la hauteur de la surface de la mer est mesurée dans les zones d’eau libre (chenaux, polynies), par satellites altimétriques.

Les satellites altimétriques classiques, dits « nadir » et capable d’observer à hautes latitudes, comme Cryosat-2 ou Saral, mesurent la hauteur de mer, uniquement le long de la trace, directement sous leur trajectoire.

Classification de la banquise avec SWOT

Lancé fin 2022, la mission SWOT ouvre de nouvelles perspectives grâce à son instrument KaRIn. Contrairement aux altimètres précédents qui ne voient qu’en « 1D » au nadir, SWOT fournit une vision bidimensionnelle sur une fauchée de 120 km de large avec, sur les océans, une résolution spatiale jusqu’à 250 mètres. KaRIn augmente considérablement la densité et la qualité des mesures jusqu’à 77° de latitude, couvrant ainsi l’ensemble de l’océan Austral et une grande partie de l’océan Arctique.

Un algorithme développé par une équipe du LEGOS analyse deux paramètres clés, pixel par pixel :  l’anomalie de hauteur de mer (SSHA) et le coefficient de rétrodiffusion (sigma 0) pour classer la surface selon quatre états : glace certaine, glace probable, océan probable et océan certain.

Cette méthode, validée par comparaison avec l’imagerie optique MODIS et les altimètres ICESat-2 et Sentinel-3, permet une estimation bien plus précise du volume de glace et une meilleure compréhension de la dynamique des océans polaires. Cette classification est désormais calculée en routine et intégrée dans une variable “quality_flag”, au « produit altimétrique SWOT du CNES et diffusé par AVISO, produit de Niveau 3 Low Rate SSH – Unsmoothed » à 250 m.

a) classification de la glace de mer à partir des mesures KaRIn : chenaux en bleu foncé, banquises en blanc, zones incertaines en nuances de bleu intermédiaires. Dans cette illustration locale à l’ouest de l’île Banks, des passages ascendants SWOT ont été sélectionnés entre le 28 mars et le 10 avril 2024.

b) image en couleurs réelles obtenue par l’instrument MODIS le 4 avril 2024.

c) SSHA (à gauche) et d) coefficient de rétrodiffusion, sigma 0 (à droite) issus du produit L3 LR 250 m v2.0.1 pour tous les passages ascendants du SWOT autour de l’île Banks du 28 mars au 10 avril 2024.

Plus d’information

• Jestin, G., Fleury, S., Raynal, M., Alves, M., Piras, F., Treboutte, A., Boy, F., Benabdillah, I., Yu, L., and Dibarboure, G.: New high resolution sea ice leads and floes classification in the CNES SWOT product, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2026-2569, 2026.
• Matthieu Chevallier. Prévisibilité saisonnière de la glace de mer de l’océan Arctique. Sciences de la Terre. Université Paris-Est, 2012. Français. ⟨NNT : 2012PEST1117⟩. ⟨pastel-00806125⟩
• Sur le portail AVISO : Identifier les chenaux et glaces flottantes de la banquise dans les données Swot, Image du mois, août 2026
• Accès au données sur le catalogue ODATIS : Produit altimétrique SWOT Niveau 3 Low Rate SSH – Unsmoothed , DOI 10.24400/527896/A01-2024.003