14 Septembre 2017

Surveiller les côtes grâce à l’innovation spatiale

Les littoraux et les estuaires sont à la croisée de multiples problématiques économiques, écologiques et de sécurité. La mission SWOT permettra une avancée significative dans la connaissance de ces milieux particulièrement sensibles.

Les régions littorales et les estuaires cumulent un ensemble d’enjeux écologiques et économiques parfois antagonistes qui rendent nécessaire un suivi scientifique précis. « Il s’agit de milieux très variés du point de vue des formes, des conditions hydrodynamiques et de la biologie, détaille Benoît Laignel, professeur à l’Université de Rouen et membre du GIEC. Ce sont également les écosystèmes les plus productifs de la planète. Par ailleurs, ces zones concentrent de grandes densités de population – elles rassemblent plus de 50% de la population à l’échelle du globe – avec un fort taux d’urbanisation, et les activités industrielles, portuaires et touristiques qui y sont associées. »

Des risques multiples

Au fort impact anthropique que subissent les littoraux et les estuaires, il faut ajouter les effets du changement climatique et de l’élévation du niveau des mers sur des zones qui se situent en première ligne pour les événements extrêmes tels que les tempêtes et les ouragans. Ces zones très sensibles sont soumises aux risques d’inondations par submersion et par les crues des rivières, de pollutions diverses et variées, de recul du trait de côte. « C’est pour cela qu’on les qualifie souvent de multi aléa et que les scientifiques recherchent un maximum d’informations, en particulier sur l’hydrodynamique, mais aussi sur l’état de la mer, la morphologie des côtes, la qualité de l’eau ou la profondeur », poursuit Benoît Laignel.

Les stations de mesure in situ permettent des relevés ponctuels, localisés, que complètent les satellites dans une approche multicapteurs.

Avec les altimètres qui mesurent les variations du niveau marin, nous avons fait des avancées majeures dans la connaissance des océans, mais on rencontre des difficultés dans les environnements côtiers et estuariens, du fait d’une dégradation très rapide des mesures à l’approche des côtes et de l’absence de couverture satellitaire globale. 

Selma Cherchali, responsable du programme Surfaces continentales au CNES

SWOT, une avancée majeure

Ces contraintes devraient êtres surmontées à partir de 2021 avec le lancement de la mission SWOT, menée en partenariat entre le CNES et la NASA, avec la participation des agences spatiales canadienne et britannique. « Grâce à son système à deux fauchées, nous aurons une couverture spatiale sur 120 km, avec une résolution spatiale très importante, ajoute Benoît Laignel. Cette mission devrait nous permettre de faire un bond en avant sur l’application de l’altimétrie en zone littorale et sur nos connaissances des phénomènes hydro-météo-marins. »

Dans le cadre du programme préparatoire de SWOT, des simulations sont réalisées et des expérimentations sont en cours pour obtenir des données auxiliaires complémentaires à celles de la télédétection spatiale, notamment des données topographiques et bathymétriques. « Nous avons réalisé une campagne de mesure sur l’estuaire de la Seine fin juin, détaille Selma Cherchali. L’objectif était de mesurer les hauteurs d’eau avec des lidars embarqués sur des drones, et de comparer ces données avec des mesures in situ. Cette expérimentation est un premier pas, nous réfléchissons à d’autres chantiers en France et en Amérique du Sud si l’analyse des mesures confirme que les performances souhaitées sont atteintes. Nous sommes vraiment au début d’une histoire, avec des systèmes très innovants qui nous l’espérons, constitueront des solutions d’aide à la décision, avec des implications sociétales énormes. »

Le rôle du CNES

Par son expertise et ses moyens de recherche et d'ingénierie, le CNES contribue au développement d’outils de surveillance des zones côtières et littorales par télédétection spatiale et modélisation. Dans cette optique, le CNES pilote avec la NASA la mission SWOT, en collaboration avec l’Agence spatiale canadienne et l’Agence spatiale britannique. Le CNES fournit notamment la plateforme, la chaîne de radiofréquence de l'instrument principal KaRIn et plusieurs instruments comme l'altimètre Nadir Ku-C et l'instrument d'orbitographie DORIS.

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