Depuis l’espace, les satellites d’observation fournissent des données homogènes et continues de l’ensemble du globe. Grâce à des programmes de recherche internationaux, les scientifiques tirent parti de ces informations pour révéler le fonctionnement de la Terre, son climat et sa biodiversité. Ces connaissances cruciales permettent de mieux protéger notre planète.
Des données venues d’en haut
Dès l’Antiquité, les savants et savantes du monde entier cherchent à déterminer la forme de notre planète, sa place dans l’Univers, son âge… Mais récolter des données est un véritable travail de fourmi. Imaginez, sa superficie est de 510 millions de km2. L’idée d’observer la Terre d’en haut émerge à la fin du 20e siècle avec l’envoi de ballons-sondes à des fins météorologiques. Dès la mise en orbite du satellite américain Landsat 1 en 1972, les satellites deviennent une source d’information indispensable : l’observation de la Terre est l’une de leurs applications principales. La France lance son premier satellite, SPOT-1, en 1986. Cartographie des territoires, détection de la fonte des glaciers, mesure des gaz à effet de serre : une pléthore de données spatiales sont collectées et utilisées par les scientifiques du monde entier. Ces avancées sont cruciales pour comprendre le fonctionnement de la Terre et son climat et ainsi mieux protéger ses ressources naturelles, sa biodiversité et ses habitants. Penchons-nous sur les avancées offertes par les données spatiales.
En février 2023, un séisme important (de magnitude 7,5 sur l’échelle de Richter) touche la Turquie et la Syrie. Grâce aux satellites du programme Copernicus (voir ci-dessous) comme Sentinel 2 ou encore aux missions commerciales comme Pléiades, des images de la zone sinistrée sont rapidement obtenues et compilées par les services du pôle ForM@Ter de Data Terra. Le déplacement du sol engendré par le séisme est calculé très rapidement sur une longueur de plus de 300 km. Cette information est cruciale :
- Pour les scientifiques. Elle permet de mieux comprendre les caractéristiques du séisme survenu et d’en analyser l’impact pour mieux prévenir les risques futurs sur la même zone et aux alentours.
- Pour les secouristes. Grâce à la Charte Internationale « Espace et Catastrophes Majeures » et au service Copernicus sur la gestion des urgences, les services de secours utilisent des données satellites pour évaluer l’étendue des dégâts et l’état des réseaux de communication (comme les routes) pour déployer au plus vite leurs équipes sur le terrain.
Grâce à l’œil aiguisé des satellites, de nombreux phénomènes propres à notre planète sont mieux compris par les scientifiques : tectonique des plaques, éruptions volcaniques, courants océaniques, météo... et bien sûr le changement climatique.
Le don d’ubiquité des satellites
Savez-vous pourquoi nous envoyons des satellites dans l’espace pour surveiller notre planète ? Ils sont les seuls instruments à détenir le don d’ubiquité. Ils ne sont pas à proprement parler partout au même moment, mais chaque satellite survole la planète très régulièrement, parfois plusieurs fois par jour. Ils sont de plus très nombreux, et certains d’entre eux – dit géostationnaires – scrutent en permanence la même zone géographique. Ils sont donc un outil de mesure incroyable :
- Ils fournissent des données homogènes, effectuées par le même instrument partout sur le globe, et qui se répètent dans le temps
- Ils couvrent des zones très difficilement accessibles, comme les montagnes ou les océans
- Ils emportent de nombreux instruments différents et complémentaires qui fournissent une large gamme d’informations
- Ils mesurent certaines informations uniquement accessibles depuis l’espace, comme le rayonnement solaire réfléchi
Les satellites d’observation de la Terre
L’observation de la Terre consiste à détecter les caractéristiques physique et chimique de la Terre en mesurant les ondes électromagnétiques. Les satellites qui font de l’observation de la Terre embarquent un grand nombre d’instruments différents.
- Les instruments passifs. Ces capteurs mesurent les rayonnements reçus par le satellite, comme les rayons du Soleil réfléchi par la surface de la Terre. De nombreux rayonnements visibles ou invisibles sont captés par les instruments passifs. Parmi ces instruments, on trouve les radiomètres, les spectromètres et les interféromètres. Chacun d’entre eux déduit des informations sur la composition de l’atmosphère : MicroCarb, MERLIN, IASI, IASI-NG.
- Les instruments optiques. Ils sont une catégorie particulière d’instrument passif. Les capteurs optiques sont les appareils photo de l’espace : ils réalisent des clichés qui permettent de distinguer des détails jusqu’à 30 cm au sol ! À la différence de nos appareils photo, ils sont aussi capables de détecter certaines sources de rayonnements la nuit, à la manière de lunettes infrarouges. Satellites concernés : Pléiades, SPOT, Sentinels, et à l’avenir Pléiades Néo.
- Les instruments actifs. Ces instruments émettent des ondes visibles ou invisibles – totalement inoffensives – en direction de la Terre. Leur écho est capté par les satellites, qui en déduisent le relief des terres, des océans, la forme des banquise et calottes glaciaires, l’altitude et la forme des nuages, les courants de surface, la vitesse des vents ou les aérosols. Satellites concernés : JASON, CFOSAT, SWOT, Aeolus, Calipso.
Les apports du spatial dans l’étude de notre planète et de notre climat sont au cœur de la politique spatiale que nous menons, au CNES, aux niveaux européen et international, et de nombreux programmes fédèrent ces activités. Par exemple, depuis 1993, les agences spatiales française, américaine, chinoise et indienne coordonnent leurs satellites pour s’assurer d’avoir toujours 4 satellites de mesure de la hauteur des océans en fonctionnement. Face à l’ampleur de la tâche, la coopération internationale est en effet indispensable. Toutes les agences spatiales d’observation de la Terre sont fédérées au sein du Comité sur les satellites d’observation de la Terre (CEOS) créé en 1984. Au total, 34 agences - dont le CNES - en sont membres.
Son but ? Echanger, mieux se coordonner et coopérer pour optimiser les moyens d’observation, et également mettre gratuitement à la disposition des experts les données de tous les satellites. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur le climat (GIEC), une référence sur le changement climatique, en bénéficie. En 2019, agences spatiales, organismes internationaux et représentants des communautés scientifiques vont plus loin : 36 membres s’engagent à coopérer pour développer des outils opérationnels destinés à favoriser la résilience des territoires aux impacts du changement climatique grâce aux données spatiales. Sous l’impulsion du CNES, le Space for climate observatory (SCO) nait.
Préserver la biodiversité et la santé des citoyens
Les satellites d’observation rendent bien d’autres services à notre planète. Prenons l’exemple des forêts, le plus gros réservoir de biodiversité. Leur état de santé, leur surface et leur développement sont scrutés au fil des ans par les satellites Sentinel, Pléiades, le franco-israélien Venµs ou encore l'européen SMOS. L’objectif ? Suivre l’impact des activités humaines et du changement climatique sur ces écosystèmes. L’Observatoire des zones humides méditerranéennes (OZHM) développe lui, depuis 2012, un programme de suivi des zones humides méditerranéennes, très riches en biodiversité. À partir des données spatiales (Landsat et Sentinel-2), l’organisme extrait des indicateurs d’état des zones humides et des pressions qu’elles subissent. Le but : identifier les zones les plus menacées et/ou les plus vulnérables et fournir un outil d’aide à la décision aux autorités pour mieux préserver et restaurer les zones humides méditerranéennes.
Autre exemple : la santé des citoyens. Observer notre planète, c’est aussi préserver l’humanité. En analysant les températures et les précipitations depuis l’espace, les scientifiques identifient les périodes propices à la prolifération des moustiques. Or ces derniers véhiculent de nombreuses maladies : il est possible de cibler des zones où la vaccination s’impose de toute urgence. Quant aux rejets polluants et irritants - gaz, aérosols et particules fines - émis dans l’atmosphère, aussi petits ou invisibles soient-ils, ils sont aussi détectables par satellite. Une aubaine pour identifier les sources de cette pollution et la limiter. Sentinel-5P a notamment mesuré une baisse importante de la pollution de l’air en mars 2020 (-30%) en raison du ralentissement des activités humaines lors du Covid-19.
Une indispensable coopération internationale
- 1972 : lancement par les États-Unis du premier satellite d’observation de la Terre, Landsat-1
- 1984 : création du Comité sur les satellites d’observation de la Terre (CEOS), regroupant toutes les agences spatiales d’observation de la Terre
- 1986 : mise en orbite du premier satellite français d’observation de la Terre, SPOT-1
- 1998 : genèse du programme européen de surveillance mondiale pour l’environnement et la sécurité (GMES), rebaptisé Copernicus en décembre 2012
- 2019 : sous l’impulsion du CNES, création du Space for climate observatory (SCO) destiné à favoriser la résilience des territoires aux retombées du changement climatique.
Toutes ces avancées doivent beaucoup à la coopération internationale mais aussi régionale. C’est grâce notamment au programme Copernicus que les effets du Covid-19 ont pu être observés depuis l’espace par Sentinel-5P. Copernicus est un ambitieux programme de surveillance de l’environnement mis en place par l’Union européenne. Son but ? Doter l’Europe d’une capacité autonome de surveillance de la Terre. Le programme rassemble toutes les données relatives à l’environnement : mesures au sol, en avion, marines et spatiales. Il dispose d’une impressionnante flotte de satellites spécifiques pour assurer sa mission : des « sentinelles », chargées d’observer de façon continue et pérenne notre planète.
Chaque famille de satellites Sentinel utilise une technologie particulière pour récupérer diverses informations. Copernicus permet de rationaliser les activités et moyens européens et de fournir des données libres, gratuites, fiables et indépendantes aux pouvoirs publics, scientifiques, entreprises et citoyens. Au CNES, nous contribuons au programme à travers les services, les technologies spatiales et la valorisation des données.
En parallèle, nous avons développé le portail d’information et d’accès aux données spatiales GEODES. Il propose un ensemble de services variés afin de favoriser la diffusion, l’exploration et l’accompagnement des utilisateurs de données, mais aussi l’incubation et la gestion des données d’observation de la Terre du CNES et du programme Copernicus. Enfin, notre programme Spot World Heritage rend accessible au public l’ensemble des images utiles acquises par les satellites européens SPOT.
Quizz
Quels sont les différentes catégories de services rendus par les satellites d’observation de la Terre de Copernicus ?
A - La surveillance de l’atmosphère, des océans, de la Terre, du changement climatique, de la diversité génétique, de la sécurité et la gestion des urgences
B - La surveillance de l’atmosphère, des océans, de la Terre, du changement climatique
C - La surveillance de la Terre et du climat.
D - La surveillance de l’atmosphère, des océans, de la terre, du changement climatique, de la sécurité et la gestion des urgences.
A : Le programme européen Copernicus fournit 6 catégories de services à travers des pôles dédiés. L’ensemble des moyens d’observation de la Terre sont mobilisés pour la production de données et d’informations gratuites pour l’ensemble des citoyens.
