Issue d’une collaboration entre les agences spatiales Française (CNES) et Israélienne (ISA), la mission C³IEL (Cluster for Cloud Evolution, ClimatE and Lightning) est une mission dédiée à l’étude des nuages convectifs depuis l’espace. Cette mission constitue une première au niveau mondial, tant d’un point de vue scientifique que technologique. Elle est composée d’un train de deux nanosatellites synchronisés pour observer une même scène nuageuse sous plusieurs angles d’observation. Son objectif est de mesurer :

- L’évolution des sommets de nuages convectifs à haute résolution
- La vapeur d’eau environnante
- L’activité électrique au sein de ces nuages

Chiffres clés

• 11 toutes les 20s fréquence d’acquisitions stéréoscopiques des nuages
• 45 kg masse de chaque nanosatellite
• 200 secondes durée d’acquisition des scènes nuageuses diurnes
• 20 minutes durée d’acquisition des scènes nuageuses nocturnes

Dates clés

• Fin 2026 à début 2027 : Lancement des deux nanosatellites
• 2024 à 2026 : Phase C/D du développement
• 2024 : Phase B1 du développement
• 2023 : Phase B0 du développement
• 2021 à 2023 : Mission en standby
• 2020 à 2021 : Phase A du développement
• 2017 à 2020 : Pré-phase A du développement
• 2016 à 2017 : Phase 0 du développent
• 2016 : Le CNES et l’ISA créent le programme C³IEL pour l'étude des nuages convectifs à haute résolution spatiale et temporelle.

Le projet en bref

Les nuages sont des éléments déterminants du système climatique de la Terre. Mieux comprendre leur dynamique permettrait d’améliorer les modèles de prévision météorologique et climatique. Les agences spatiales françaises et israéliennes ont choisi d’étudier les nuages convectifs, appelés cumulonimbus, parce qu’ils sont à l’origine d’orages dont la violence cause parfois des dégâts considérables. Les processus en jeu dans ces épisodes sont encore mal quantifiés. Grâce à la résolution élevée des instruments de la mission, il sera possible de reconstituer avec précision le contour de ces nuages alors que leur texture vaporeuse était jusqu’à présent trop difficile à délimiter.

La mission vise en particulier à :

• Quantifier le développement des nuages convectifs à haute résolution spatiale,
• Etudier leur relation avec la vapeur d’eau à différents niveaux de l’atmosphère,
• Étudier leur activité électrique en fonction de leurs propriétés dynamiques et microphysiques.

Il s’agira également pour C³IEL de documenter la répartition et la taille des nuages convectifs et des structures nuageuses de quelques centaines de mètres.

La mission est composée de deux nanosatellites identiques. Ils seront équipés de caméras dans le spectre visible (CLOUD) afin de suivre la dynamique de l’enveloppe nuageuse grâce à des images d’une résolution d’environ 20 mètres. Ils embarqueront également des imageurs proche infrarouge (WV) pour mesurer la vapeur d’eau avec une résolution spatiale de 100 m. Enfin, ils pourront détecter l’activité électrique du nuage au moyen d’un imageur d’éclairs et de deux photomètres (LOIP).

Le développement des nuages sera enregistré par stéréoscopie multi-temporelle : une même scène nuageuse sera imagée au moyen de 11 acquisitions effectuées toutes les 20 secondes sur une durée de 200 secondes sous plusieurs angles d'observations. Ces acquisitions permettront de réaliser la reconstitution spatiale du nuage en 3D et d’obtenir sa vitesse de croissance. Cette stratégie d’observation / restitution constitue la principale innovation de la mission.

Rôle du CNES dans le projet

Le CNES est en charge :

• Du segment spatial hors charge-utiles (les plateformes, l’intégration des satellites et leur validation)
• Du centre de commande-contrôle et moyens associés,
• Des moyens permettant d’assurer la programmation mission,
• D’opérer les satellites,
• D’une partie du segment sol de mission, notamment du traitement des corrections géométriques.

Contacts CNES

Cheffe de Projet
Laurène GILLOT
Courriel : laurene.gillot at cnes.fr

Responsable thématique Physique de l’Atmosphère, Météorologie du CNES
Adrien DESCHAMPS
Courriel : adrien.deschamps at cnes.fr