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Les satellites : des pièces maîtresses

Certains paramètres climatiques sont accessibles uniquement depuis l’espace : flux du rayonnement solaire réfléchi, du rayonnement infrarouge émis par la Terre et son atmosphère, données fondamentales du système climatique.
Les satellites sont donc devenus des pièces maîtresses par leur capacité à effectuer des mesures d’une grande précision sur l’ensemble de la planète, en complément des relevés accomplis au sol.

Des données globales et systématiques

Les satellites fournissent des données homogènes (effectuées par le même instrument sur tous les points du globe), répétitives (sur de longues durées) et automatiques, nécessaires dans le domaine de la climatologie.
Les apports du spatial dans l’étude du climat sont donc primordiaux ; ils sont au cœur de la politique spatiale que mène le CNES aux niveaux européen et international.

Une réserve créée pour les rennes de Yakoutie

La Yakoutie (Fédération de Russie) est la quatrième région au monde à accueillir le plus de rennes sur son territoire, recensant plus de 200 000 bêtes. Les changements climatiques globaux et le développement de l’industrie minière contraignent cette espèce à modifier son comportement migratoire. D’après CLS, filiale du CNES, entre 2010 et 2016, elle utilisait pour ses pâturages d’hiver des territoires situés à plus de 100 km au sud de ceux de 1980-1990. Les données de comportement transmises par les balises ARGOS équipant une cinquantaine de rennes sauvages ont aidé les autorités à prendre des mesures de conservation pour protéger cette espèce. Un site naturel dans la nouvelle zone de pâturage d’hiver a notamment été créé au nord-ouest de la Yakoutie.

Données CLS

25 ans d’excellence altimétrique

Initialement expérimentale, la filière de l’altimétrie océanographique a connu de grands succès avec les satellites Topex-Poséidon et la série des Jason 1, 2 et 3. Ces résultats ont poussé le CNES et la NASA à perpétuer ce partenariat d’excellence. Après plus de 25 ans de coopération, la filière historique développe SWOT (Surface Water and Ocean Topography). Ce satellite permettra, à partir de 2021, d’observer les océans hauturiers et côtiers et fournira notamment les données les plus fines jamais observées à ce jour et à grande échelle.

Cette compétence du CNES irrigue la plupart des missions internationales dans le domaine de l’altimétrie. Par ailleurs, les industriels français (TAS, CLS, Mercator Ocean…) ont fait de l’altimétrie l’un de leurs leadership européen, voire mondial.

Évaluer les dérives de pollution

180 000 images radar par an sont réceptionnées par les équipes de Vigisat, station d’acquisition d’images satellites radar haute résolution de CLS, filiale du CNES. Ces images permettent de détecter des pollutions, des trafiquants, des pêcheurs illégaux ou encore des bancs d’algues polluantes. Après avoir identifié les pollueurs, les équipes de CLS préviennent les autorités et simulent les dérives de la pollution. Ce fut notamment le cas en 2016 avec des traînées d’hydrocarbures détectées sur 25 km dans le canal du Mozambique. Ces traînées avaient engendré le dépôt de galettes de mazout sur 200 km de plages mauritaniennes. Grâce aux investigations menées, l’origine de la pollution a pu être identifiée, il s’agissait d’une plate-forme pétrolière.
Pour calculer les prévisions de dérives des pollutions, les scientifiques utilisent les courants océaniques calculés à l’aide des satellites altimétriques (Jason, SARAL , Sentinelle 3, …).

Le CNES, agence spatiale du climat

La Déclaration de New Delhi, entrée en vigueur le 16 mai 2016, témoigne de l’importance des moyens spatiaux dans la lutte contre le réchauffement climatique. A l’initiative du CNES, les 60 agences spatiales du monde entier se sont engagées à coopérer pour mettre en place un système commun de mesure des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ce système international et indépendant a pour but de proposer un système de référence transparent pour inciter à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Le rôle des agences spatiales dans la préservation du climat a également été conforté par des travaux menés en 2016, comme l’IAC à Guadalaraja ou la COP22 à Marrakech, évènements auxquels le CNES a participé.
Le CNES se positionne ainsi comme l’agence spatiale du climat.

Deux nouveaux satellites pour étudier les gaz à effet de serre

Deuxième gaz à effet de serre, le méthane (CH4) reste mal connu. Le satellite franco-allemand Merlin, qui sera lancé en 2021, apportera des avancées majeures dans l’analyse du bilan carbone. De jour comme de nuit, à toutes les latitudes et en toutes saisons grâce à ses tirs laser vers la Terre, il détectera les sources d’émission et puits d’absorption du méthane.
En parallèle, le CNES développe aussi le satellite MicroCarb pour étudier les émissions de gaz carbonique (CO2) et ainsi comprendre les mécanismes du réchauffement climatique. Destiné à être lancé en 2020, MicroCarb caractérisera les flux de gaz carbonique à la surface de la Terre pour mieux anticiper les évolutions à venir.

30% d’augmentation de la hausse des mers

Depuis le début des années 1990, le niveau moyen des océans s’est élevé de 8 cm en raison de la dilatation de l’océan et de la fonte des glaces continentales engendrées par le réchauffement climatique. Sur la dernière décennie, la hausse de la mer a connu une augmentation de 30% due à l'accélération de la fonte du Groenland.

Depuis 1992, le CNES mesure cette hausse grâce à l’altimétrie de haute précision, avec les missions franco-américaines Topex/Poseidon, Jason-1, 2, 3, ainsi que la mission franco-indienne SARAL/Altika. Ces observations sont une aide précieuse à la validation des modèles de climat simulant la hausse future de la mer au cours des prochaines décennies.

L’or bleu au millimètre près

L’un des défis d’aujourd’hui est l’accessibilité universelle à l’eau (notamment potable) et à l’assainissement. Seul 1,5 % de l’eau de pluie est capturé et utilisé. Face à cet enjeu, le CNES porte différentes missions : Sentinel-1,2,3, Pléiades, Mégha-Tropiques et prochainement, SWOT.
SWOT fournira des données très précises sur l’hydrologie continentale (débits et hauteurs des lacs, zones inondées, rivières et fleuves de la planète). Cette mission permettra de surveiller les réseaux fluviaux et de contrôler l’état des ressources d’eau douce au niveau régional, dans le contexte du changement climatique. Elle contribuera également à l’amélioration des systèmes de prévision des crues et à la cartographie des bassins d’inondation après les crues.

Source schéma : Anewworld

Améliorer les prévisions climatiques

Depuis dix ans, l'instrument IASI, développé par Eumetsat et le CNES, surveille la composition de l’atmosphère. Il est dédié à l'amélioration des prévisions météorologiques à moyen terme. Outre les paramètres clés de l’évolution du climat comme la température ou l’humidité, IASI mesure plus de 25 composants atmosphériques avec une très grande précision. Il cartographie les phénomènes de pollution en détectant quotidiennement les gaz présents dans l’atmosphère (ozone, monoxyde et dioxyde de carbone, méthane...). La poursuite du programme sera assurée par l’instrument IASI-NG (Nouvelle Génération) qui sera lancé à bord des satellites météorologiques européens Metop-SG en 2021

Etudier l’impact des aérosols sur le climat

L'atmosphère contient de toutes petites particules solides ou liquides en suspension, appelées aérosols. Plusieurs millions de tonnes d'aérosols sont émis chaque jour par des sources à la fois naturelles (cendres volcaniques, poussières désertiques, feux de biomasse, …) et humaines (fumées d'industrie, gaz d'échappement etc). Les aérosols jouent un rôle essentiel sur la formation des nuages et ont un impact très fort (direct et indirect, via l’effet sur les nuages) sur le bilan radiatif et le climat de la Terre. Pour toutes ces raisons, il est indispensable d’étudier leur distribution spatio-temporelle, leur évolution, ainsi que leurs propriétés physiques, radiatives et optiques, dans le contexte d’un climat changeant. Le CNES contribue de manière significative à ces études, au travers notamment des missions Parasol (2004 – 2013), Calipso (2006 -), IASI (2006-) et IASI-NG (2021-).

Prévoir les précipitations intenses

Le CNES est impliqué dans plusieurs missions essentielles à la compréhension du cycle de l’eau comme SMOS pour l’humidité des sols ou, plus récemment, Megha-Tropiques. Lancé en 2011, ce satellite franco-indien a une orbite bien particulière (non héliosynchrone) qui lui permet d’échantillonner plusieurs fois par jour la zone inter-tropicale. Megha-Tropiques est un maillon essentiel de la constellation internationale GPM (Global Precipitation Mission) qui a connu un grand succès applicatif. Ses données sont assimilées en temps réel dans de nombreux modèles de prévision météorologiques opérationnels, avec des bénéfices démontrés sur la prévision des cyclones et des épisodes de précipitation intense. Prévue initialement pour 3 ans, cette mission a été prolongée jusqu’en 2020 pour répondre aux besoins des scientifiques et services météorologiques.

L’apport de l’altimétrie

Par ailleurs, des formes d’eau continentales et les eaux océaniques bénéficient de l’apport de l’altimétrie. Dans ce domaine, les travaux de suivi du niveau moyen des mers permettent de mettre en évidence les échanges entre eaux terrestres et eaux océaniques (notamment durant les épisodes el Nino et la Nina).

Le CNES remercie tous les partenaires qui nous ont aidés à concevoir les contenus de cette exposition :

  • CLS, Collecte Localisation Satellite - cls.fr
  • Novacom Services – novacom-services.com
  • Altamira Information – altamira-information.com
  • I-Sea – i-sea.fr
  • Sertit – sertit.u-strasbg.fr
  • Cospas/Sarsat – cospas-sarsat.int
  • Cité de l’Espace – cite-espace.com
  • EuropaCorp / VALERIAN S.A.S – europacorpcinemas.com
  • Editions Dargaud – dargaud.com
  • Nexeya – nexeya.com
  • Safran Aircraft Engines – safran-aircraft-engines.com

Production

  • Conception et réalisation du Pavillon : Olivier Bertrand, olivier-bertrand.fr
  • Matériels audiovisuel et sonore : Eurydice, eurydice.fr
  • Conception graphique, intégration et développement Data visualisation : Nun Design - nundesign.fr
  • Recherche iconographique et travaux photos : Labo Photon - labo-photon.fr
  • Production audiovisuelle : Black Bear - blackbear.fr, SapiensSapiens - sapiensapiens.com, AnimaViva - animaviva-prod.com, Arbracam Production Numérique - arbracam.fr
  • Production multimédia Holopyramide : L’œil du Chat - loeilduchat.fr
  • Traduction : Boyd Vincent