Une étude, dont les résultats intitulés «Assessing modern river sediment discharge to the ocean using satellite gravimetry» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de montrer que l’accumulation des sédiments transportés dans l’océan par les plus gros fleuves du monde pouvait être mesurée par gravimétrie spatiale, avec le satellite GRACE, ce qui ouvre la voie à une meilleure quantification de l’érosion des continents, très dépendante du climat, de la tectonique et des activités anthropiques. 

Rappelons tout d'abord que, comme «l’érosion rabote continuellement le relief continental, produisant des particules sédimentaires qui vont être transportées jusqu’aux océans par les fleuves», il est essentiel de «déterminer l’amplitude et la répartition de cette érosion» afin de «mieux comprendre comment la tectonique, le climat mais aussi les activités humaines participent à la dynamique des paysages». Cette détermination a un autre intérêt: en effet, l’érosion aboutit également «à la formation du sable et des granulats, deuxième ressource naturelle la plus exploitée mondialement mais difficilement quantifiable».

L’approche la plus classique pour quantifier l’érosion des continents «consiste à mesurer la concentration de sédiment dans tous les fleuves et en continu», une tâche à la fois complexe et couteuse qui «donne des estimations de flux sédimentaire notoirement incertaines». Dans ce contexte, l'étude ici présentée «a montré que cette décharge sédimentaire pouvait être mesurée depuis l’espace par la mission GRACE (Gravity recovery and climate experience)», qui a été lancée en 2002 et «fournit des données globales mensuelles du champ total de gravité de la Terre, avec une résolution spatiale et temporelle sans précédent».

Plus précisément, «GRACE ne transporte pas d’instrument spécifique tourné vers la surface de la Terre», car le système de mesure est constitué des satellites surnommés Tom et Jerry: ceux-ci «se poursuivent sur la même orbite à 450 km d’altitude, séparés d’environ 250 km» de sorte que «si une masse est présente à la surface de la Terre, le premier satellite est le premier à ressentir la gravité complémentaire et accélère, avant que le second ne le rattrape».

En fin de compte, «la sensibilité de la mesure de distance relative, de l’ordre du micromètre, permet la détection de masses équivalentes à une lame d’eau d’un centimètre d’épaisseur répartie sur un disque dont le diamètre est de quelques centaines de kilomètres». Ainsi, «des données exceptionnelles pour la redistribution de masses fluides (fonte des glaces, suivi des sècheresses, surexploitation des ressources en eau souterraines)» ont été mises à disposition par GRACE.

L’intérêt de la gravimétrie «pour l’étude des flux sédimentaires est que, à nos échelles de temps, les sédiments transportés par les fleuves finissent par s’accumuler dans l’océan, définissant des zones de sédimentation», de sorte que «l’augmentation régulière de masse due à cette accumulation génère une hausse de l’attraction gravitationnelle localisée à ces zones de sédimentation pouvant être mesurée par GRACE».

Cette étude a pu convertir cette variation temporelle de gravité «en variation temporelle de masse sédimentaire» assimilée «au flux sédimentaire du fleuve alimentant cette zone de sédimentation océanique» en combinant «des mesures GRACE haute résolution issues d’un nouveau type de traitement des données brutes, et une modélisation détaillée du transport sédimentaire dans les océans».

L'étude a alors montré, «en se focalisant sur les fleuves qui transportent le plus de sédiments au monde», la bonne correspondance «entre les estimations de flux sédimentaire faites in situ et celles faites par satellite, notamment pour l’Amazone, le duo Gange-Brahmapoutre, le Yangtze et la Magdalena».

Cependant, «pour les plus petits fleuves, la sensibilité et la résolution de GRACE ne permettent pas de détecter l’accumulation sédimentaire, et d’autres processus comme les transferts hydrologiques ou la tectonique dominent le signal gravimétrique». Néanmoins, «cette nouvelle méthode va encore bénéficier du développement de nouveaux satellites gravimétriques».