Le principe de l’altimétrie nadir

Un radar altimètre émet un signal à très haute fréquence à la verticale du satellite. Il reçoit en retour l'écho réfléchi par la surface de la mer. En mesurant la durée du trajet aller-retour, on obtient une mesure très précise de la distance satellite-océan appelée la distance altimétrique. Pour que cette mesure soit très précise, il faut cependant connaître avec précision la position du satellite au moment de l’émission, et maîtriser les perturbations atmosphériques des ondes électromagnétiques.

Les ondes électromagnétiques peuvent être perturbées pendant leur traversée dans les diverses couches de l'atmosphère, avec des variations liées au taux d'humidité, et au taux d'ionisation. Des corrections sont appliquées pour tenir compte de ces perturbations.

La localisation précise du satellite (grâce aux balises DORIS et aux signaux GPS) permet de déterminer sa position sur son orbite et l’altitude par rapport à l’ellipsoïde de référence.

Le niveau des océans ou hauteur de la mer (Sea Surface Height) correspond à la mesure du niveau des océans à un instant donné par rapport à un ellipsoïde de référence. Elle est obtenue par différence entre l’altitude du satellite et la distance altimétrique. 

Instruments

Les missions peuvent emporter différents instruments : l’instrument DORIS (Détermination d'Orbite et Radio positionnement Intégrés par Satellite), le GPS de précision, un radiomètre (AMR / RAD), un altimètre radar nadir (Poseidon) sur Jason-3 et SWOT, un altimètre AltiKa sur SARAL, un altimètre radar interféromètre (KarIn) à large fauchée sur SWOT ou encore un diffusiomètre à vagues (SWIM) et à vent (SCAT) sur CFOSAT.

Afin d’éviter de développer un segment sol différent par mission alors qu’il y a de nombreuses tâches en commun, le CNES a décidé de regrouper dans SSALTO l'ensemble des moyens sol de mission nécessaires pour assurer :

• Le contrôle des instruments de la filière DORIS : l'instrument d'orbitographie précise DORIS est embarqué sur les satellites, Jason-3, Cryosat-2, HY-2A, HY-2C, HY-2D , HY-2E, SARAL/AltiKa, Sentinel-3A/3B/3C, Sentinel-6A/6B, SWOT.
• Le contrôle des instruments de la filière Poseidon : l’altimètre Poseidon-3B sur Jason-3, l’altimètre Poesidon-4 sur Sentinel-6A/6B, Poesidon-3C sur SWOT.
• Dans le cadre du projet SARAL/AltiKa, le contrôle de l’altimètre AltiKa ainsi que du composant ICU (bus plateforme entre les instruments Argos et AltiKa).
• Dans le cadre de l’instrument SWIM de CFOSAT et de l’instrument KaRIn de SWOT la commande/contrôle.
• Le contrôle du réseau des balises sol DORIS.
• Le traitement des données produites par les instruments DORIS, l'archivage et la diffusion des produits associés.
• Dans le cadre des projets Jason-1, Envisat, Jason-2, SARAL/AltiKa, Jason-3, SWOT le traitement des données produites par les altimètres et les radiomètres embarqués, le traitement des données produites par l’interféromètre radar KaRIn, ainsi que l’archivage et la diffusion des produits associés. Une exception est faite sur la diffusion des produits hydrologiques qui n’est pas assurée par SSALTO.
• Dans le cadre du projet CFOSAT le traitement des données produites par les instruments SWIM et SCAT, ainsi que l’archivage et l’interface pour la diffusion des produits associés.
• Le retraitement des données des missions en opérations (Cryosat-2, SARAL, Jason-3, SWOT, Sentinel-3, CFOSAT…) ou déjà arrivées en fin de vie (Jason-1, Envisat, Jason-2...).

Le site AVISO recense de plus amples informations concernant les missions citées ci-dessus.

Historique

Le SSALTO est le Centre de missions d’altimétrie et radar du CNES. Il génère des produits de hauteur d’eau (océan, côtier, lac, rivière) à l’échelle globale, avec une continuité temporelle et des campagnes de retraitements. Actuellement, il y a 11 missions en exploitation, partagées sur 4 centres de productions. Au total, 20 missions ont été intégrées depuis 1992 et le lancement de TOPEX/Poseidon.

Historiquement, SSALTO est le successeur du SSDP, Segment Sol de contrôle et de traitement des données des instruments DORIS et Poseidon, qui avait été mis en place au début des années 90 pour répondre aux besoins des projets DORIS/SPOT, TOPEX/Poseidon et qui a fait l’objet d’évolutions successives.

Début 2000, le SSDP a été remplacé par le SSALTO, avec un changement d’architecture à l’occasion du développement des missions Jason-1 et Envisat. Il fait constamment l’objet d’évolutions pour répondre aux besoins des nouvelles missions. Il a évolué significativement à l’occasion de la prise en compte successive des missions Jason-2 et SARAL/AltiKa. De nouvelles évolutions ont été définies fin 2010/début 2011 pour la prise en compte des missions Jason-3 et Sentinel-3 multipliant par 10 le volume de données produites par jour. 

Avec l’arrivée de SWOT en 2022, le SSALTO a intégré de nouveaux besoins notamment sur l’orchestration, le catalogage, les moyens de calcul et de stockage ainsi que les modes de communication entre les composants et avec le JPL.

La mission SWOT emmène une volumétrie sans commune mesure avec les missions précédentes. Elle amène aussi une complexité supérieure, puisque l’on a maintenant des chaînes de traitement KaRIn océan et hydro, en plus des chaînes d’altimétrie classique.

Les dimensionnements (stockage et moyens de calcul) explosent : on passe de 80 minutes de traitements sur 2 CPU à plus de 20h de traitement sur plus de 3000 CPU.

Les opérations sont plus critiques, les chaînes de traitement fonctionnant en théorie en 18h à 100% de CPU, mais en pratique 24h/24h pas toujours à 100%, étant donné les diverses dépendances entre produits.

En 2025, les évolutions du SSALTO portent sur les méthodes de développement. Depuis le 1er octobre 2025, le contrat de développement du SSALTO a basculé en agile. Les moyens de développement vont être internalisés (VM, Usine logicielle…) toute la chaine va progressivement être automatisée. 

Les retraitements sont aujourd’hui une partie non négligeable des activités SSALTO. Ils peuvent concerner aussi bien les missions arrêtées que les missions encore en exploitation. Chaque retraitement est un projet à part entière. En moyenne, le SSALTO réalise un à deux retraitements par an. Ils sont réalisés sur un environnement de retraitement isolé de la production opérationnelle au flot.

Depuis la mission SWOT, le SSALTO reçoit 1 To de télémesure par jour, soit 2 000 000 de fichiers. Il a plus de 2 000 interfaces. Pendant 20h par jour, les logiciels tournent sur plus de 150 serveurs et 3 100 cœurs de traitements dédiés ainsi que 2 500 partagés notamment pour d’éventuels besoins d’augmentation de calcul temporaires. 

Le SSALTO produit 35 000 fichiers par jour correspondant à 20 To de données journalières, dont 15 To de données sont envoyés quotidiennement vers NASA/JPL.

SSALTO est un système flexible et évolutif qui peut être configuré et amélioré pour s’adapter aux besoins spécifiques des missions en termes d’interfaces externes, de ressources de stockage et de calculs, de chaînes de traitements... Cette capacité permet l’intégration d’une nouvelle mission en minimisant les coûts d’un un environnement multi-missions. Chaque nouvelle mission permet de faire évoluer technologiquement et fonctionnellement le système, pour que l’ensemble des missions en bénéficient. 

Les données produites par le SSALTO sont accessibles sur :

• Le portail AVISO pour les produits océanographiques & altimétriques
• Le portail hydroweb.next pour les produits hydrologiques

Les applications des données spatiales d’océanographie

Aujourd’hui, les applications sont nombreuses et variées. Du point de vue scientifique, les données spatiales amènent de grandes avancées comme le calcul du niveau moyen des océans, une meilleure connaissance du climat, de la météorologie, du cycle de l’eau ou encore la circulation océanique. De gros progrès ont aussi été apportés sur les zones côtières.

Les applications se sont multipliées depuis que les acquisitions d’océanographie spatiale sont systématiques et fréquentes. Nous observons de nouvelles applications liées à la gestion de la qualité de l’eau, du littoral ou des aires marines protégées, la sécurité en mer et la lutte contre la pollution.