Publié le 03 février 2023

[Portraits] SWOT, les gardiens des eaux

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Illustration du satellite SWOT
Illustration du satellite SWOT © CNES/ill./DUCROS David, 2022

Avec son lancement réussi, la mission franco-américaine d'observation de la Terre SWOT est entrée dans une nouvelle phase. Bientôt, la quasi-totalité de l'eau à la surface de la planète pourra être quantifiée et mieux étudiée, avec l'apport de mesures d’une précision inédite. Rencontre avec les femmes et les hommes du CNES qui ont repoussé les limites techniques et imaginé des applications au plus près des besoins de la communauté d'utilisateurs.

 

Thierry Lafon, la tĂŞte et les jambes de SWOT

Une coopĂ©ration internationale majeure, beaucoup d’inĂ©dits, une foule d’expertises rĂ©unies et une sacrĂ©e dose de challenge. Thierry Lafon connaĂ®t par cĹ“ur les ingrĂ©dients de la recette SWOT. 

A la veille du lancement, il reconnaĂ®t sa « chance d’être chef de projet depuis 14 ans sur une mission d’une telle ampleur sociĂ©tale Â». Lui qui en a supervisĂ© les dimensions administratives, technologiques puis opĂ©rationnelles, reste incollable dès qu’il s’agit d’en dĂ©rouler le fil.

Arbitrer avec les scientifiques, obtenir le financement, dĂ©fendre la place du CNES : Thierry Lafon utilise le « nous Â» lorsqu’il Ă©voque ces Ă©tapes clĂ©s. Son influence personnelle a pourtant jouĂ© Ă  plein. « Je connaissais les bons rĂ©flexes Ă  adopter, notamment face aux attentes de la NASA Â» confie ce cadre expĂ©rimentĂ© du CNES, passĂ© notamment par les programmes d’observation de la Terre Jason ou prĂ©cĂ©demment Protheus.

« Nous avons réussi à imposer le CNES et les acteurs industriels français du spatial sur SWOT, pour assurer des développements de rupture ».

Les composantes de la mission SWOT confiĂ©es au CNES, dont il a la charge, « ne pouvaient qu’être liĂ©es Ă  nos compĂ©tences reconnues pour des dĂ©veloppements de rupture. Et c’est ce que nous avons obtenu ! Â» constate-t-il fièrement. Travailler avec les industriels français sur le satellite et plus particulièrement sur le cĹ“ur du radar de l’interfĂ©romètre KaRin : il y a dĂ©pensĂ© son Ă©nergie sans compter.

« J’aime le cĂ´tĂ© Ă©volutif qu’a eu mon poste, la persĂ©vĂ©rance qu’il exige aussi, afin de rester centrĂ© sur le chemin critique Â» note l’intĂ©ressĂ©, qui assure la prĂ©paration des opĂ©rations – le CNES est chargĂ© d’opĂ©rer la mission - et veille au respect des performances attendues.  Â« J’ai toujours cherchĂ© Ă  disposer du maximum d’informations, Ă  rester au contact des Ă©quipes. Mais je n’ai pas le temps ni le niveau d’expertise pour certains sujets » concède le chef de projet.

En guise de « large fauchĂ©e Â», Thierry Lafon assiste aux rĂ©unions scientifiques annuelles et Ă©change avec les experts thĂ©matiques autant que possible.

Le CNES concourt avec brio aux percées technologiques qui font changer de paradigme l’expertise des mesures en hydrologie continentale, tout en imaginant l’aval.

Thierry Lafon

  • Chef de projet depuis 14 ans sur une mission d’une telle ampleur sociĂ©tale

Apprendre en avançant : avec SWOT, Thierry Lafon a expĂ©rimentĂ© l’adage Ă  maintes occasions. Il se souvient notamment avoir affrontĂ© la pĂ©riode de crise sanitaire liĂ©e au COVID : « des bureaux vides du jour au lendemain, lĂ  oĂą l’intelligence collective se cultivait au quotidien, c’était très dur Â». Une sidĂ©ration, avant de rĂ©agir. « Nous avons testĂ© des choses qui sont devenues des Ă©lĂ©ments de procĂ©dures intĂ©grĂ©es dans d’autres missions. Â»

Plus que jamais « focus », Thierry Lafon touche au but. « Le lancement, ce sera une naissance pour beaucoup mais aussi un achèvement pour moi, puisque je pars en retraite après Â» confie-t-il. Il n’assistera pas au traitement des premières donnĂ©es SWOT, mais se tiendra « Ă©videmment au courant ! Â»

Portrait de Thierry Lafon

Nathalie Steunou tient les rênes du système

« En ce moment, les activitĂ©s sont naturellement très centrĂ©es sur la prĂ©paration des opĂ©rations de dĂ©but de vie du satellite Â» remarque Nathalie Steunou. En tant que Responsable Système de la mission SWOT, les essais de qualification rythment son quotidien, Ă  quelques jours du lancement.

Cette spĂ©cialiste de l’altimĂ©trie, embarquĂ©e dans l’aventure SWOT en 2013, coordonne depuis 2019 l’ensemble des activitĂ©s sol confiĂ©es au CNES. Elle se place Ă  l’interface entre les Ă©quipes « mission system Â» du CNES et du JPL : Â« Je suis aussi bien en lien avec les opĂ©rations (Centre de contrĂ´le, prĂ©paration des procĂ©dures de vols) qu’avec le Centre de missions, pour ce qui relève du traitement des donnĂ©es ».

Je m’assure de la cohérence d’ensemble : il nous faut tout avoir testé au sol avant tir, pour savoir faire correctement ce qu’il y a à faire après tir.

Nathalie Steunou

  • Responsable Système de la mission SWOT

Rouage facilitateur, elle est l’un des pivots clĂ© de la bonne marche du collectif SWOT : « Je m’assure, en dialoguant et en participant Ă  beaucoup de rĂ©unions, que toutes les composantes communiquent les unes avec les autres, qu’elles s’échangent les donnĂ©es nĂ©cessaires pour remplir leur rĂ´le, d’un point de vue fonctionnel et avec le niveau de  performance requis le cas Ă©chĂ©ant, et que chacun ait suffisamment de ressources. Â»

Nathalie Steunou affectionne « cette dimension humaine au cĹ“ur du poste, ce travail d’équipe Â» menĂ© avec les experts thĂ©matiques.

Elle enchaĂ®ne souvent « plusieurs journĂ©es en une Â», la fin d’après-midi Ă©tant « le moment JPL, avec les collègues amĂ©ricains ». Quand elle n'est pas en contact avec ses homologues, elle Â« accorde quelques heures Ă  du travail de fond, entre autres pour prĂ©parer la chronologie des opĂ©rations ou la LEOP (Launch and Early Operations Phase). Et je regarde toujours de près les enjeux d’altimĂ©trie, ma spĂ©cialitĂ©. Â»

Afin d'assurer au mieux son rĂ´le, Nathalie Steunou s’appuie sur sa riche expĂ©rience au cĹ“ur de prĂ©cĂ©dentes missions d’observation de la Terre telles que Jason 1 - elle Ă©tait responsable performances sur l’altimètre PosĂ©idon 2 - et Saral/AltiKa, une mission menĂ©e en coopĂ©ration avec l’Inde pour laquelle elle Ă©tait responsable altimètre/radiomètre.

MalgrĂ© tout, SWOT reste une mission Ă  part Ă  ses yeux, pour son caractère innovant mais Ă©galement pour son cĂ´té « première fois Â» : Â« Je ne connaissais pas le monde des opĂ©rations. Je n’avais jamais vĂ©cu de rĂ©pĂ©tition gĂ©nĂ©rale avant celle de mai dernier. On passe 8 jours non-stop au SCC (Satellite Control Center) et en MCR (Main Control Room) avec environ quatre-vingts personnes impliquĂ©es, c’est très intense ! Â»

Nathalie Steunou ne s’attend d’ailleurs pas à lever le pied dans les mois post-lancement qui arrivent.

Portrait de Nathalie Steunou

Nicolas Picot, poisson pilote du traitement de données SWOT

« La finalitĂ© des instruments embarquĂ©s, tout ce que cela va pouvoir gĂ©nĂ©rer en matière d'applicatifs, c'est cela mon cĹ“ur de mĂ©tier. Je vais donc vraiment me rĂ©veiller quand on recevra les premières donnĂ©es rĂ©elles, Ă  mettre dans nos tuyaux ! Â» plaisante Nicolas Picot.

ArrivĂ© en 2014 sur la mission SWOT, l’ingĂ©nieur est en rĂ©alitĂ© dĂ©jĂ  bien occupĂ© : il veille Ă  la bonne marche des traitements scientifiques et Ă  la qualitĂ© des produits des missions altimĂ©triques. D’ailleurs, sa fonction principale est celle de chef de projet Sentinel 3 (programme Copernicus), un poste qu'il occupe après ĂŞtre passĂ© par un nombre important de missions depuis son arrivĂ©e au CNES en 1996.

« Sur SWOT, je n’ai pas de fonction prĂ©cise. Je m’attache Ă  lancer des orientations, rĂ©soudre des blocages, fournir les moyens nĂ©cessaires aux Ă©quipes en charge des chaĂ®nes de traitement ou d’analyse et de l'aval, dès que l’on commence Ă  parler tĂ©lĂ©mesures et donnĂ©es scientifiques Â» prĂ©cise-t-il. Au quotidien, Nicolas Picot Ă©change et arbitre avec les responsables sur de très nombreuses thĂ©matiques (orbitographie, radio, interfĂ©romĂ©trie, calibration/validation...).

L’objectif est de coller au plus proche à leurs besoins et leurs attentes en termes de qualité et de disponibilité des données, en rapport avec ce que le satellite pourra faire.

Nathalie Steunou

  • Chef de projet Sentinel 3

Il entretient Ă©galement des liens forts avec les scientifiques, qu’il rencontre lors de visites de laboratoires, de forums ou de workshops. Â« Ils ont connaissance du concept depuis près de 20 ans, on parlait de ces mesures dès Jason 2. Ils ont pu s’approprier tout ça, notamment avec les donnĂ©es simulĂ©es qui leur ont permis de crĂ©er des outils Â».

En revanche, Â« la volumĂ©trie attendue avec SWOT reste sous-estimĂ©e : elle nĂ©cessitera des technologies de cloud computing et d'intelligence artificielle pour les calculs, pas des clĂ©s USB et de simples tableurs Â» prĂ©vient Nicolas Picot.

Ce dernier est aussi connectĂ© Ă  l’écosystème SWOT aval, en construction. Cette communautĂ© applicative, rĂ©cente, ne maĂ®trise pas encore tout Ă  fait le « langage spatial Â» mais ambitionne de crĂ©er des services commerciaux autour de donnĂ©es hybrides.

Le cahier des charges de SWOT, financĂ© par le Plan d'Investissements d’Avenir, comprend cette visĂ©e Â« qui est nouvelle pour le CNES Â» rappelle Nicolas Picot. Â« La mĂ©tĂ©orologie, et dans une moindre mesure l’ocĂ©anographie, ont dĂ©jĂ  cette facette opĂ©rationnelle avec des axes commerciaux mais Ă©videmment un service aux citoyens au quotidien. Sur l’hydrologie continentale, la marche est Ă©levĂ©e pour y parvenir. Mais nous travaillons dur, autour de nouveaux portails d’accès Ă  la donnĂ©e spatiale et de produits et modèles adaptĂ©s ».

« Mieux prédire les quantités d’eau douce paraît essentiel, face à tout ce que l’on vit déjà, et ce que l’on vivra demain sur le plan climatique ».

Sur les enjeux de volumes comme de qualitĂ©s des eaux, un intĂ©rĂŞt stratĂ©gique et rĂ©galien Ă©merge, en parallèle du commercial. Nicolas Picot en est persuadĂ© : l’information gĂ©olocalisĂ©e sur l’eau sera cruciale Ă  l’avenir, Ă  toutes les Ă©chelles. Et il travaille pour en tirer le meilleur.

Portrait de Nicolas Picot

Magali Tello, au coeur du satellite SWOT

La dernière fois que Magali Tello, responsable du satellite SWOT, l’a vu, c’était fin novembre, lors des tests de bonne santĂ© menĂ©s aux Etats-Unis sur la base de Vandenberg. Tout s’était bien dĂ©roulĂ©. Elle avait accompagnĂ© le satellite de 2 tonnes depuis le tarmac de l'aĂ©roport de Nice jusqu’en Californie.

Avant son retour en France, elle reconnaĂ®t « avoir eu du mal Ă  s’en sĂ©parer pour de bon, jusqu’à faire quelques allers-retours entre le satellite et la porte de sortie de la salle blanche Â». Simple bout de papier il y a 12 ans, ce satellite d’altimĂ©trie de nouvelle gĂ©nĂ©ration Ă©tait devenu rĂ©alitĂ© l’an passĂ©, après l’assemblage de la charge utile avec la plateforme chez Thales Alenia Space Ă  Cannes.

Depuis 2010, Magali Tello assure le bon avancement technique du satellite, brique de base de la mission SWOT.

« J’ai assumĂ© cette responsabilitĂ© dans le souci du risque technique, de la contrainte financière et de l’attente calendaire, en coordonnant les mĂ©tiers du satellite en interface avec la PL et avec l’industriel Thalès. Je n’ai Ă©videmment pas agi seule, mais en interface Ă©troite avec le chef de projet, la responsable système et la responsable synthèse technique Â» prĂ©cise cette architecte SCAO de mĂ©tier.

Grâce au partage de responsabilité décidé au début du projet entre Français et Américains, le CNES a, sur SWOT, obtenu la maîtrise d’œuvre d’ensemble du satellite.

Magali Tello

  • Responsable du satellite SWOT

Au cours de la conception puis du développement de SWOT, son quotidien a été rythmé par les échanges et réunions d’avancement avec les équipes impliquées dans le projet au CNES (experts métiers ou transverses), au Jet Propulsion Laboratory, partenaire américain responsable de la charge utile, et chez le partenaire industriel français (Thalès Alenia Space) responsable de la plateforme. Un travail de coordination subtil, toujours sur un fil, où la responsabilité globale lui incombait.

La responsable satellite, impliquĂ©e prĂ©cĂ©demment au CNES sur les missions PROTEUS, JASON 1, CALIPSO, COROT, JASON 2, SVOM, ou encore ISIS, a pu « s’appuyer sur l’expĂ©rience accumulĂ©e en matière de coopĂ©ration pour assumer la vaste responsabilitĂ© que le CNES avait rĂ©ussi Ă  obtenir Â».

Elle a aussi tirĂ© parti de sa connaissance de l’industrie spatiale : Â« Thalès, prĂ©sent dès la phase A, a dĂ» rĂ©pondre Ă  toutes les exigences satellite qui permettaient de satisfaire la mission. Je connais leurs contraintes d’industriel, pour avoir Ă©tĂ© dĂ©tachĂ©e chez eux sur PROTEUS/JASON1. Cela a pu Ă  l’évidence faciliter les relations pour la prise de dĂ©cision. Â»

Elle n’oublie pas non plus « la multitude de supports mĂ©tiers, tous indispensables, qui ont toujours rĂ©pondu prĂ©sent et qui, grâce Ă  leur expertise, font que le CNES est reconnu. Â»

Magali Tello, « confiante par nature Â», ne redoute pas la nouvelle phase de SWOT. « Il va bien se dĂ©brouiller tout seul. Et puis, au sol, les gens sont prĂŞts Ă  le chouchouter en cas d’anomalie ou de panne. L’équipe technique satellite CNES en dĂ©but de vie, bien sĂ»r, mais je pense aussi Ă  toutes les autres personnes qui vont le prendre en charge ensuite Â».

Portrait de Magali Tello

Roger Fjørtoft, aux manettes du traitement HR de SWOT

« Je coordonne les activitĂ©s d’algorithmie pour le mode HR (High Rate) de SWOT, dĂ©diĂ© Ă  l’hydrologie continentale, oĂą le CNES assure certaines Ă©tapes de traitement, ainsi que la dĂ©finition de certains produits Â» indique Roger Fjørtoft. Il fait partie des quelques experts prĂ©sents dès la genèse du projet SWOT, en 2008. Ces travaux se font en lien avec la « Science Team Â» et les spĂ©cialistes du dĂ©partement radar du Jet Propulsion Laboratory.

Roger Fjørtoft pilote une Ă©quipe qui s’est progressivement Ă©largie. Elle compte maintenant une dizaine de personnes Ă  Toulouse, qui Ă©changent au quotidien avec les collègues amĂ©ricains. « La mise en place de notre "Algorithm Development Team" conjointe, avec des responsabilitĂ©s pour chacun autour d’un code source partagĂ©, a Ă©tĂ© un moment dĂ©terminant Â» rappelle-t-il.

En pratique, SWOT a « dĂ©rogĂ© Â» Ă  l’approche habituelle du CNES pour dĂ©velopper les chaĂ®nes de traitement : « Nous avons fait Ă©voluer les prototypes vers du code opĂ©rationnel, avec l’aide rĂ©gulière d’experts informatiques, mais sans recourir Ă  l’étape de spĂ©cification.

Nous avons bien fait, cela a Ă©tĂ© efficace ! Â» souligne Roger Fjørtoft. Avant SWOT, ce spĂ©cialiste en traitement d’images avait aiguisĂ© son expertise sur les missions CALIPSO et IASI – Ă©galement dĂ©diĂ©es Ă  l’Observation de la Terre.

Lorsque Roger Fjørtoft dĂ©taille ce que SWOT va changer, le saut technologique est Ă©vident. « Quand on compare avec l’altimĂ©trie nadir, le gain en rĂ©solution et en couverture est Ă©norme. Si des missions d’interfĂ©romĂ©trie radar (SRTM, TanDEM-X) ont permis d’établir des modèles numĂ©riques de terrain avec une prĂ©cision verticale de quelques mètres, le mode HR de SWOT vise une prĂ©cision altimĂ©trique de 10 centimètres sur les surfaces d’eau continentales. La technologie de l’interfĂ©romĂ©trie radar n’a jamais Ă©tĂ© Ă  ce point poussĂ©e ! Â»

Le changement de paradigme de SWOT est passionnant, car il tient autant à sa performance qu’à la quantité incroyable de données fournies, et leurs futurs usages.

Roger Fjørtoft

  • Aux manettes du traitement HR de SWOT

Après avoir affinĂ© la rĂ©solution des images (synthèse SAR), les surfaces d’eau doivent ĂŞtre dĂ©tectĂ©es, puis la hauteur et la gĂ©olocalisation de chaque pixel sont calculĂ©es, sans oublier les corrections gĂ©ophysiques. Le traitement se scinde alors en deux branches : rivière ou lac.

« Les hydrologues ont voulu disposer de produits dĂ©diĂ©s Ă  chaque objet Â», rappelle Roger Fjørtoft. Avec l’ambition de SWOT de rĂ©volutionner les connaissances en hydrologie comme en ocĂ©anographie, Roger Fjørtoft voit aussi « le dĂ©fi de l’accès et l’utilisation de la masse de donnĂ©es gĂ©nĂ©rĂ©es chaque jour (20 tĂ©raoctets !) comme central pour prĂ©parer la suite Â».

Les vraies donnĂ©es SWOT, attendues dans quelques semaines, donneront Ă  coup sĂ»r au service traitement radar de nouveaux challenges Ă  relever ! Son Ă©quipe prĂ©pare depuis des mois les activitĂ©s de calibration et de validation (Cal/Val), oĂą les produits SWOT vont ĂŞtre confrontĂ©s aux mesures in situ. 2023 sera une annĂ©e chargĂ©e !

Portrait de Roger Fjørtoft

Philippe Maisongrande, l’eau sous toutes les coutures

Il est l’un des pivots scientifiques du CNES, dès lors que l’on évoque l’observation satellitaire des surfaces continentales.

« Depuis plus de 30 ans, je consacre ma vie professionnelle Ă  la valorisation de ce type de donnĂ©es, tant du point de vue de leur qualitĂ© que de leur analyse et leur assimilation dans des modèles Â», rappelle Philippe Maisongrande. Dans l’étude de la biosphère qui lui tient tant Ă  cĹ“ur, l’eau revĂŞt Ă©videmment une place particulière.

DĂ©butĂ© au CESBIO, avec des sujets de recherche dĂ©diĂ©s aux cycles du carbone et de l’eau, le parcours de Philippe Maisongrande au CNES s’écrit dans les laboratoires de recherche rattachĂ©s. 
« J’ai entendu parler de SWOT en arrivant au LEGOS Â» se rappelle d’ailleurs le chercheur et responsable d’équipe.

Nous sommes alors en 2008. « La mission Ă©tait dĂ©jĂ  dans les cartons, et l’on peut dire que j’étais au bon endroit pour prendre part Ă  sa prĂ©paration scientifique puisque les 2 PI français de la mission se trouvaient lĂ  ! Â».

Ce laboratoire, qu’il a codirigé, est mondialement réputé en matière de valorisation scientifique des données altimétriques, notamment pour l’étude du niveau des océans. L’hydrologie continentale en bénéficie également, avec le service Hydroweb, précurseur de la distribution des données altimétriques sur les lacs et les rivières.

« J’ai accompagné, avec mes collègues, la dynamique scientifique autour de SWOT afin qu’elle donne sa pleine mesure ».

Depuis 2018 au sein de la Direction de la StratĂ©gie, Philippe Maisongrande Ĺ“uvre maintenant depuis le CNES intra-muros. Il reconnaĂ®t avoir « "fait le mur" pour contribuer cette fois Ă  la valorisation scientifique du spatial, Ă  l’échelle des tous les laboratoires français utilisant les satellites pour Ă©tudier les surfaces continentales Â».

Il assure cette animation avec notamment le pĂ´le thĂ©matique THEIA et l’Appel Ă  Propositions de Recherche TOSCA â€“ Terre solide, OcĂ©an, Surfaces continentales, Atmosphère â€“ outils assortis d’une politique de financements doctoraux et postdoctoraux menĂ©e avec les Directions techniques du CNES.

Pour l’eau, la mission SWOT « couvre de façon inĂ©dite le strict enjeu de l’eau bleue (niveaux et dĂ©bits). Avec son programme aval, cette mission rapproche clairement les diverses composantes de l’hydrologie Â» prĂ©cise le chercheur.

Concrètement, le nouveau portail thĂ©matique â€“ Hydroweb.next â€“ agrĂ©gera les diffĂ©rentes variables du cycle de l’eau, avec une diversitĂ© et une ergonomie d’utilisation jusqu’ici jamais atteinte ! Attendue en 2025, TRISHNA, la mission franco-indienne d'observation de la Terre dans l'infrarouge thermique, apportera Ă  Hydroweb.next son lot d’informations complĂ©mentaires.

Hydroweb.next renseignera les utilisateurs de façon très large sur le cycle de l’eau, de la cartographie du niveau des lacs et des rivières, jusqu’à celle du besoin en eau des cultures.

Philippe Maisongrande

  • Scientifique du CNES

Désormais, les quantités de données réunies (spatiales, in situ, etc.), leur hybridation et leur homogénéité dans le temps, vont fournir une information de référence afin de répondre de façon fiable aux besoins, qu’ils soient scientifiques ou propres à des services régaliens ou commerciaux liés à l’eau.

Portrait de Philippe Maisongrande

Claire Pottier explore le secret des lacs

Avec SWOT, l’objet « lac Â» promet d’être (bien) mieux connu. Si cela se confirme, Claire Pottier en aura Ă©tĂ© une cheville ouvrière dĂ©terminante !

Partie intĂ©grante de l’équipe des traitements sol, Claire est « la responsable du dĂ©veloppement des modules lacs. Je pars du nuage de points qui consiste en des hauteurs d’eau gĂ©olocalisĂ©es ; je supprime ceux rattachĂ©s aux rivières, traitĂ©s par mes homologues du Jet Propulsion Laboratory, et j’en fais des lacs. Â»

Si la responsable, rattachĂ©e Ă  la Direction Technique du CNES, est aujourd’hui plongĂ©e dans le dĂ©veloppement des chaĂ®nes algorithmiques, elle a auparavant accompagnĂ© la dĂ©finition du format et du contenu des donnĂ©es rivières et lacs :

« Le langage projet n’est pas le langage scientifique ! En altimĂ©trie pour l’hydrologie, tout est nouveau et c’est justement cela qui est enthousiasmant. A la demande des scientifiques, nous allons utiliser le format shapefile, comme l’IGN, mais c’est un format avec lequel nous n’étions pas familiers, car c’est le format NetCDF qui est utilisĂ© en altimĂ©trie conventionnelle Â» dĂ©taille Claire Pottier, entrĂ©e au CNES au service de valorisation de donnĂ©es et d’outils transverses pour les projets.

Notre activité de traitement nous place à la charnière entre les contraintes systèmes, évolutives, et la réponse au besoin scientifique.

Claire Pottier

  • Responsable du dĂ©veloppement des modules lacs

ArrivĂ©e en 2012 sur la mission, elle a eu Ă  cĹ“ur d’entretenir un lien Ă©troit avec les scientifiques, pour l’efficacitĂ© de la mission bien-sĂ»r, mais aussi par tropisme personnel. « J’ai vu dans le poste sur SWOT un moyen de refaire davantage de science autour de l’observation de la Terre, quelques annĂ©es après avoir soutenu ma thèse, en 2007, au LEGOS Â». L’anecdote veut que sa thèse ait Ă©tĂ© en ocĂ©anographie (couleur de l’eau), elle qui dĂ©die aujourd’hui son temps Ă  l’hydrologie continentale.

Cette transversalité lui a servi en plusieurs occasions, comme pour aider à redéfinir l’orbite, à une période où océanographes comme hydrologues n’étaient pas satisfaits du choix initial. Elle a ensuite travaillé avec eux sur les campagnes aéroportées AirSwot. C’est aussi cette casquette qui lui permet de définir, au plus près des communautés scientifiques et dans un dialogue permanent avec elles, les spécifications du masque Haute Résolution dont elle a désormais la responsabilité.

« Avec l’arrivée des données réelles de SWOT, on ne va plus travailler chacun sur sa brique de traitement, mais dans un collectif où les interactions entre domaines seront nombreuses ».

« Est-ce que l’on va pouvoir voir des lacs dans les premières donnĂ©es de SWOT ? J’ai hâte d’y ĂŞtre ! Â» concède Claire Pottier. Alors qu’elle passe beaucoup de temps Ă  dĂ©velopper des outils pour analyser les premières donnĂ©es et rechercher les anomalies, il lui faudra encore attendre jusqu'en fĂ©vrier-mars 2023.

Dans quelques annĂ©es, Claire Pottier souhaiterait « accompagner les collectivitĂ©s territoriales dans l’utilisation des produits satellites, comme le suivi sĂ©cheresse par exemple Â».

Portrait de Claire Pottier

Santiago Peña-Luque, dans l’antre des barrages

En matière d’hydrologie, « on n’utilisera pas les mesures SWOT seules, sans les croiser avec d’autres sources. C’est la condition pour en donner la pleine envergure Â» prĂ©vient Santiago Peña-Luque. L’expert en analyse de signal, embarquĂ© depuis 2017 dans la mission SWOT, a fait de l’hybridation son quotidien : « J’exploite les mesures des satellites Sentinel ou SMOS au travers de cartes, en les combinant avec les donnĂ©es simulĂ©es de SWOT pour Ă©tudier la dynamique de surface en eau Â».

Avant SWOT, Santiago Peña-Luque est notamment passĂ© par le dĂ©veloppement de centres de mission gĂ©nĂ©riques, comme ceux utilisĂ©s pour les rovers martiens. Il reste, aujourd’hui, Ă  la croisĂ©e de ses spĂ©cialitĂ©s en traitement de signal/image, informatique et recherche thĂ©matique sur l’eau. Mais cette fois, la valorisation appliquĂ©e dans le contexte du changement climatique donne « Ă  mon travail une dimension très concrète, que j’affectionne Â».

L’ingĂ©nieur fait partie de l’équipe « Traitements, Plateforme, Hybridation et Aval Â» qui accompagne la diffusion de simulateurs et d’applicatifs utilisateurs dans le cadre de SWOT Aval. Plusieurs produits de traitement auxquels il collabore sont dĂ©jĂ  diffusĂ©s, comme Surfwater (dĂ©tection de surfaces en eau) ou le seront bientĂ´t tels que GSWAF (fraction de sol inondĂ©e). Et leur combinaison avec les donnĂ©es SWOT se retrouvera bientĂ´t sur la plateforme Hydroweb.next !

« Nous préparons la communauté scientifique à pouvoir exploiter la data SWOT, tout en favorisant l’arrivée de nouveaux outils de recherche en hydrologie ».

Santiago Peña-Luque porte par ailleurs le projet « Stock Water Â», labellisĂ© en 2021 par le Space for Climate Observatory (SCO). Il est notamment la suite d’une expĂ©rimentation sur les barrages menĂ©e pour le Ministère de la transition Ă©cologique en France.

Concrètement, l’exploitation de séries de mesures temporelles de la superficie de réservoirs d’eau permet de qualifier des estimations de volumes. En 2020, des prototypes déployés sur 29 réservoirs français avaient donné une incertitude inférieure à 15% sur les taux de volume. En 2022, cette erreur est inférieure à 10% sur les nouveaux algorithmes.

DĂ©sormais, « l’ambition est de crĂ©er une surveillance Ă©largie de la charge des barrages hydrauliques Â» dĂ©taille l’expert. DĂ©ployĂ© sur des zones pilotes en Inde, au BrĂ©sil ou au Burkina Faso, « Stock Water suscite une forte attente. Â»

Voir l’intérêt des institutionnels et des scientifiques pour Stock Water montre bien l’importance d’un outil de connaissance sur les barrages, basé sur le spatial enrichi de SWOT.

Santiago Peña-Luque

  • L’expert en analyse de signal

Le CNES a dernièrement financĂ© un nouveau prototype, pour suivre cette fois 500 barrages pour la France. « La nouvelle Ă©tape consiste Ă  renforcer l’automatisation pour disposer d’estimations hebdomadaires, alors que jusqu’ici, les autoritĂ©s ont un bulletin mensuel sur moins d’une centaine de barrages ! Â».

Dans le cadre de France 2030, le Ministère de la transition écologique pousse à l’arrivée d’un service opérationnel de suivi des stocks des barrages, basé sur le spatial.

Portrait de Santiago Peña-Luque

Nicolas Gasnier, dénicheur des « petits objets en eau »

Au sein du service traitements, plateforme et hybridation aval au CNES, Nicolas Gasnier travaille sur les eaux continentales, « pour l’instant Ă  travers des chaĂ®nes qualitĂ© de l’eau basĂ©es sur des donnĂ©es optiques, et bientĂ´t avec les donnĂ©es SWOT Â».

L’ingĂ©nieur en traitement d’image satellite est impatient de basculer dans la nouvelle phase de la mission. Depuis des annĂ©es, il travaille d’arrache-pied sur la « rĂ©volution Â» SWOT pour l’hydrologie, dans le cadre de sa thèse* cofinancĂ©e par le CNES et CS Group France et soutenue en janvier 2022. C’est sa directrice de Master 2 puis de thèse â€“ Florence Tupin (TĂ©lĂ©com Paris) â€“ qui l’a fait bifurquer vers le traitement d’image de tĂ©lĂ©dĂ©tection.

Ma thèse propose des méthodes alternatives de traitement d’image pour détecter l’eau, qui pourront être utilisées en cas de faible contraste dans les images.

Nicolas Gasnier

  • IngĂ©nieur en traitement d’image satellite

Face aux limites de l’hydrologie spatiale pour détecter de petites surfaces d’eau, le chercheur diplômé de l’ENS Paris-Saclay et Télécom Paris a exploré l’hybridation de données exogènes, multi-temporelles et multi-capteurs pour mieux guider la détection d’eau.

En utilisant les informations des bases de donnĂ©es existantes, Nicolas Gasnier « analyse Â» les images SAR. Objectif : y dĂ©busquer les rivières fines et dĂ©terminer leurs contours.

« J’ai adaptĂ© des mĂ©thodes de traitement d’image Ă  ces petits objets. Bien que l’on sache approximativement qu’une rivière est prĂ©sente, le dĂ©fi a Ă©tĂ© de dĂ©terminer oĂą se trouve cette rivière au pixel près, alors qu’elle Ă©volue avec le temps. Ma mĂ©thode s’appuie sur un algorithme de plus court chemin sur une carte issue d’un dĂ©tecteur de ligne conçu spĂ©cialement pour les images SAR. Elle corrige les Ă©carts entre projection des lignes centrales a priori et rĂ©alitĂ© dans l’image Â» dĂ©taille l’ingĂ©nieur.

« Mes travaux pourraient augmenter l’intérêt qu’auront les hydrologues et les autres acteurs à utiliser le portail de données hydrologiques hydroweb.next ».

Ces travaux seront notamment utilisĂ©s en cas de contraste des images infĂ©rieur Ă  ce qui est attendu, ou dans certains cas particuliers. Nicolas Gasnier, « passionnĂ© par la richesse des acteurs rencontrĂ©s au quotidien avec la mission SWOT Â», devrait donner matière Ă  progresser encore sur la dĂ©tection d’eau :  sa thèse lance aussi une Ă©tude prĂ©liminaire sur les nouvelles pistes pour optimiser encore le dĂ©bruitage des images.

*Exploitation de données multi-temporelles et multi-capteurs pour l’extraction de surfaces d’eau continentales dans le contexte de la mission SWOT

Portrait de Nicolas Gasnier

Tout savoir sur la mission SWOT

SWOT est la première mission spatiale qui étudiera la quasi-totalité de l'eau à la surface de la Terre. Ses instruments mesureront la hauteur de l'eau des lacs, des rivières, des réservoirs et des océans de notre planète avec une définition plus précise que jamais.

Cela contribuera à faciliter les décisions en matière de gestion de l'eau et fournira également de nouvelles informations sur le cycle de l'eau sur Terre. Les données du satellite aideront à mieux comprendre la montée du niveau des océans et l'évolution des côtes dans un climat en plein mutation.

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