Depuis les fenêtres du Laboratoire d’océanographie de Villefranche (LOV)¹, en bordure de la Méditerranée, l’instrument Boussole – « Bouée pour l’acquisition d’une série optique à long terme » – se détache dans le ciel bleu azur. L’utilité de cette tour-bouée de 25 mètres, qui émerge à 4 mètres au-dessus de la surface de la mer, solidement arrimée à 2 400 mètres de fond ? Mesurer la couleur de l’eau. Et ce, tous les quarts d’heure, sans que les scientifiques aient à lever les yeux de leurs ordinateurs. Bleu, vert, jaunâtre ou rougeâtre, les propriétés « bio-optiques » de l’eau indiquent l’état de la vie aquatique : la teneur en chlorophylle, la présence ou l’absence de certaines micro-algues (le phytoplancton). Une mesure qui permet de prendre le pouls de la planète. Car à l’instar des continents où les déserts grignotent peu à peu les terres arables, les océans aussi voient s’étendre de grandes régions vides de vie. Un constat certainement dû au réchauffement global. En effet, l’apport des nutriments qui favorisent le développement des micro-organismes se fait lors des échanges verticaux d’eau dans les océans. L’eau froide de surface, plus lourde, descend. Or, si elle se réchauffe au contact de l’atmosphère, ce mélange vertical ne peut plus s’effectuer.

Avec Boussole, les scientifiques disposent ainsi d’une base stratégique, entre la Corse et le continent, qui permet notamment de valider les mesures réalisées par les satellites au-dessus de tous les océans du globe. Et c’est grâce à ses bras horizontaux qui constituent une plateforme stable pouvant accueillir de nombreux instruments que la bouée réussit cette gageure. « L’avantage de sa configuration est qu’aucune ombre ne gêne les mesures optiques », précise David Antoine, chercheur au LOV. Mais pour quelle raison faut-il valider les données venues de l’espace ? « Le signal enregistré par les instruments qui mesurent les propriétés optiques de l’eau à partir de l’espace est perturbé par la présence de l’atmosphère : près de 90 % du signal vient même de notre cocon gazeux », explique-t-il. Pour contourner ce problème, les satellites – Envisat-Meris, de l’Agence spatiale européenne (ESA), Parasol-Polder3, du Cnes, et Seawifs, de la Nasa – enregistrent la couleur de l’eau dans plusieurs bandes de longueur d’onde, réparties entre le visible et le proche infrarouge. Comme, dans l’infrarouge, le signal provient uniquement de l’atmosphère, il peut être isolé et retranché du signal global dans le visible. Du coup, les scientifiques savent différencier les signaux provenant de l’océan de ceux de l’atmosphère.

Des données confirmées par Boussole, qui mesure in situ, grâce à des radiomètres situés au-dessus et au-dessous du niveau de la mer, le rayonnement émis par l’atmosphère et l’océan. Les chercheurs peuvent en déduire leur température et leurs propriétés optiques. À cela s’ajoutent trois appareillages qui traquent le phytoplancton et les particules en suspension dans l’eau. Pour le premier interviennent des fluorimètres : ils émettent un signal capable d’exciter la fluorescence de la chlorophylle, dont la concentration est ainsi déterminée à proximité de la bouée. Quant aux particules, Boussole dispose de deux appareils pour les débusquer. Un transmissiomètre détermine la quantité de particules présentes dans l’eau : pour cela, il émet une onde dont l’intensité est modifiée par les particules en fonction de leur quantité. Ensuite, un rétrodiffusiomètre enregistre la lumière renvoyée par les particules. « Selon leur taille ou leur composition, les particules ne rétrodiffusent pas de la même manière, précise David Antoine. Ceci donne des indications indirectes sur la taille moyenne des particules. »
Les paramètres habituellement mesurés dans une campagne océanographique, comme la salinité, la température et la pression, sont également suivis. La récupération des données s’effectue grâce au navire de recherche de l’Insu, le Thétys-II, dédié à l’océanographie.
Sculpture filiforme, Boussole n’a pas sa pareille au monde. Prototype unique, conçu par la société Acri à Sophia Antipolis, elle est en place depuis 2003. Au-delà de sa mission de validation des données satellite, la bouée surveille de près l’évolution à long terme du petit zoo local : tout changement de couleur peut signifier une modification de l’écosystème de la Méditerranée. « Nous avons une vision globale de la chlorophylle dans l’océan, mais il nous faut la compléter par une représentation à petite échelle, comme une sorte de laboratoire pilote pour suivre l’évolution de l’écosystème à l’échelle des décennies… » Le projet Boussole, financé par le Cnes, l’ESA et la Nasa, est en cours d’intégration dans un système à plus grande échelle d’observations physiques et biogéochimiques pérennes en Méditerranée, actuellement en construction, nommé Moose² et piloté par l’Insu.

Azar Khalatbari