IASI-NG en détails
Contexte
Depuis 2006, les instruments IASI développés par le CNES se succèdent sur les satellites Metop de l’agence européenne de météorologie Eumetsat. Ces interféromètres, qui sondent deux fois par jour l’atmosphère terrestre, ont apporté des avancées significatives en matière de prévisions météorologiques, de suivi climatique et d’étude de la composition chimique de l’atmosphère.
Un successeur développé sous la responsabilité du CNES, lancé par Ariane 6 depuis le Centre spatial guyanais, prend la relève. Son nom : IASI-NG, pour interféromètre atmosphérique de sondage infrarouge de nouvelle génération.
Alors que la nécessité d’avoir des prévisions météorologiques fiables et précises et de comprendre le climat est plus que jamais d’actualité, cet instrument à la pointe de la technologie assurera la continuité des mesures pour les deux prochaines décennies, en améliorant encore les performances de IASI. Il volera sur trois satellites Metop de seconde génération : Metop-SG A1, Metop-SG A2 et Metop-SG A3 développés par l’Agence spatiale européenne pour Eumetsat. Leurs lancements doivent s’échelonner jusqu’en 2039.
Objectifs
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Améliorer les prévisions météorologiques
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Suivre les variables essentielles du climat
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Contribuer au suivi de la qualité de l’air
Comme son prédécesseur, le système IASI-NG observera et mesurera deux fois par jour le spectre infrarouge des radiations émises par la Terre depuis une orbite héliosynchrone, sur une bande de 2 000 km de large.
De multiples données atmosphériques au service de la météorologie
L’instrument fournira des données sur les profils atmosphériques de température et de vapeur d’eau, les températures de surface, les paramètres des nuages et les concentrations de plus de 30 gaz traces et d’aérosols. L’objectif est d’améliorer le niveau de précision, déjà très élevé, de IASI, notamment en multipliant par deux la résolution spectrale et le bruit radiométrique. Comme base de référence, les performances minimales attendues de la mission IASI-NG sont celles de IASI (précision de 1 degré pour les profils de température, et de 5% pour les profils d’humidité).
Les principaux produits dérivés de la mission incluent :
- Profil de température
- Profil de vapeur d'eau
- Température de surface des océans
- Température de surface des continents
- Couverture nuageuse
- Altitude du haut des nuages
- Température en haut des nuages
- Radiance spectrale émise au sommet de l'atmosphère
- Émissivité de surface dans les canaux fenêtre
- Profil d'ozone
- Colonne totale d’ozone
- Colonne totale et profil de monoxyde de carbone
- Colonne totale de dioxyde de soufre volcanique
- Colonne totale de méthane
- Colonne totale d’ammoniac
- Colonne totale d’acide nitrique
- Colonne totale de dioxyde de carbone
- Colonne totale de protoxyde d’azote
Les apports attendus concernent d’abord les prévisions météorologiques. L’objectif est d’affiner les modèles de prévision du temps aux échelles mondiale et régionales en fournissant des données réalistes de température et d’humidité, ce qui permettra d’améliorer les capacités des services nationaux météorologiques. Les performances de l’instrument répondront également aux besoins de prévisions locales et régionales à court terme, en particulier pour le suivi des instabilités et les alertes sur des événements intenses ou extrêmes.
Les utilisateurs en temps réel
Les principaux utilisateurs de la mission IASI-NG sont les utilisateurs en temps réel de l’Organisation météorologique mondiale, c'est-à-dire les centres de prédictions météorologiques numériques des Services nationaux météorologiques et le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF : European Centre for Medium-Range Weather Forecasts). Les services météorologiques opérationnels pourront aussi utiliser les données pour les prévisions à court terme. La mission IASI-NG est également intéressante pour les utilisations en temps différé, telles que le suivi du climat et la chimie de l'atmosphère.
Le suivi de la qualité de l’air
Par ailleurs, l’observation de la composition atmosphérique et la meilleure compréhension des processus atmosphériques doit améliorer la surveillance et les prévisions de la qualité de l’air. La détection de gaz à l’état de traces renforcera également les systèmes d’alerte lors d’événements extrêmes (éruptions volcaniques, feux, etc.).
Le suivi de variables climatiques
Enfin, grâce à l’acquisition continue de mesures stables sur plusieurs décennies, la mission permettra un suivi climatique comportant des analyses de tendances des évolutions du climat, notamment la mesure des variables climatiques essentielles comme les concentrations de gaz à effet de serre. À une moindre échelle, des bénéfices sont attendus dans le domaine de l’océanographie et de l’hydrologie.
Déroulé du projet
La décision de développer la nouvelle génération de sondeur atmosphérique IASI-NG s’inscrit dans le prolongement du succès de la mission IASI à bord du système polaire d’Eumetsat (EPS), opérationnel depuis 2006 à bord des satellites météorologiques en orbites basses Metop.
La coopération entre le CNES et Eumetsat se poursuit, avec l’ambition d’améliorer encore la collecte de données météorologiques et climatiques. En 2012, la conférence des ministres de l’Agence spatiale européenne confirme le choix de développer les satellites Metop SG (seconde génération) qui embarqueront IASI-NG. L’instrument constitue, avec le sondeur micro-ondes et l'imageur, le cœur de la mission du programme EPS-SG.
Le développement de l’instrument, en trois exemplaires, est confié à Airbus Defence and Space, sous la responsabilité du CNES et en partenariat avec de nombreux acteurs de la recherche comme le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) et le Laboratoire atmosphères, observations spatiales (Latmos) de l’Institut Pierre-Simon Laplace et le CNRM de Météo-France.
Après plus 10 ans de développement, le premier modèle de vol de IASI-NG a été intégré au satellite Metop SG A1 en octobre 2024, en prévision d’un lancement par Ariane 6 en 2025. D’ici 2039, 3 satellites Metop SG embarquant IASI-NG seront lancés pour remplacer la constellation actuellement opérationnelle. La durée de vie visée actuellement de chaque instrument IASI-NG est de 7 ans.
Grâce à un système sol optimal, le programme IASI-NG permettra une couverture journalière permanente d’au moins 95 % de la Terre. Au-dessus de l'océan Atlantique, de l'Europe et de la Mer Méditerranée, l’objectif est d'atteindre 99 % de couverture par jour.
Organisation
Les satellites météorologiques Metop SG sont développés sous la responsabilité de l’Agence spatiale européenne dans le cadre du système polaire Eumetsat de seconde génération (EPS SG).
Le développement du programme IASI-NG fait l’objet d’un accord de partenariat entre le CNES et Eumetsat, co-financeurs du programme à hauteur de 230 M€.
Le CNES assure la maîtrise d’ouvrage du programme et, à ce titre, est responsable du développement de IASI-NG, des études de conception au choix du maître d’œuvre Airbus Defence and Space, jusqu’à l’intégration sur les satellites. Le CNES est aussi en charge du développement du segment sol, qui est partiellement intégré dans le segment sol EPS-SG. Cela comprend notamment le logiciel de traitement des données de niveau 1 et le Centre d’expertise technique en charge du suivi des performances du système IASI-NG, qui est exploité par les équipes du CNES au Centre Spatial de Toulouse. Les produits de niveau 2 IASI-NG (profils de température...) sont élaborés dans le segment sol EPS-SG, sous la responsabilité d'EUMETSAT.
Les principaux utilisateurs des observations de mission IASI-NG seront les services nationaux météorologiques et le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF : European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), ainsi que les organismes de recherches sur la qualité de l’air et le climat.
