Grâce aux satellites, il est possible de mieux observer les effets du réchauffement de la Terre et ainsi d'anticiper ses conséquences.

Dossier par SpacEarth Initiative ⏤ & 3 intervenants externes

Les instruments embarqués sur les satellites ont amélioré la compréhension scientifique du dérèglement climatique. Ils permettent d’observer et d’étudier les interactions entre différents éléments : les océans, la calotte glaciaire, les gaz à effet de serre dans l’atmosphère, les nuages, le couvert végétal, etc.

Ces outils nous aident à mieux comprendre le dérèglement climatique et à surveiller la planète.

Ces outils nous aident à surveiller la planète et fournissent des données essentielles à la modélisation de l'évolution du climat.

La surveillance des impacts du changement climatique sur les écosystèmes

Depuis les programmes de surveillance de l’environnement : GEOSS(Global Earth Observation System of Systems) à l’international, puis GMES (Global Monitoring Environment System) en Europe, devenu COPERNICUS, les scientifiques ont rapidement compris que l’outil satellite est un atout déterminant de la compréhension des variables locales ou globales, liées au changement climatique. Les satellites Sentinel du programme COPERNICUS ainsi que les Services Copernicus sont alors dimensionnés et développés pour répondre à ces questions couvrant l’observation des glaces, en passant par les mesures de paramètres océaniques (concentration en chlorophylle, températures, courants), jusqu’à la classification de l’occupation des sols pour l’agriculture et la biodiversité. Ces missions dédiées à l’observation de la surface de la planète, sont enrichies de missions visant à mieux comprendre la composition de l’atmosphère et les interactions de ces composants à différentes altitudes.

Ces missions, parfois couplées avec des missions de météorologie nourrissent des modèles climatiques et produisent la grande majorité des variables climatiques essentielles, indicateurs des évolutions.

Témoin de la nécessité d’intégrer des données satellites dans ses modèles, le Centre Européen pour les Prévisions Météorologiques à Moyen Terme estime que le nombre d'instruments satellitaires qu'il utilise activement dans les modèles de prévision numérique de la météo et du climat est passé de 12 à 90 entre 2000 et 2021.

Parce que les exigences de connaissances de nos variables climatiques essentielles augmentent toujours, les missions actuelles du programme COPERNICUS s’enrichissent de nouvelles missions dédiées à des problématiques spécifiques : une meilleure connaissance de la neige et des glaces, en surface et en profondeur, une vision plus précise de la température de surface, un inventaire plus clair de la biodiversité et des ressources agricoles, etc.

Tous ces moyens spatiaux couplés avec des moyens de mesures au sol (stations, ballons, bouées, …), assurent un suivi et une connaissance plus fines des 4 écosystèmes principaux : océans, glaces, terres émergées, atmosphère, qui nous permettent de mieux comprendre et de mieux anticiper les bouleversements liés au changement climatique.

95 %

Ces satellites permettent aussi de sonner l’alerte. En juin dernier par exemple, une étude basée sur les observations de la sonde CryoSat-2 a dévoilé une perte importante de masse glaciaire sur des massifs situés en Asie et en Amérique du Nord. Outre les pertes de masse glaciaire, les satellites permettent d’étudier la hausse de l'élévation de la mer. Le satellite Sentinel 6, lancé en 2020, cartographie 95 % des océans tous les 10 jours, permettant une surveillance constante de ce phénomène.

Surveillance de la qualité de l’air

Le 13 octobre 2017, un satellite Sentinel-5P du programme Copernicus de la Commission européenne, assemblé et testé en région toulousaine, a été mis en orbite. Il est le premier engin à se focaliser sur l’atmosphère. Ce satellite a la capacité inédite de mesurer des indicateurs majeurs liés à la pollution de l'air au-dessus des villes et détecte, identifie et quantifie localement les sources de pollution et leurs variations.

En France, la pollution des villes est aussi surveillée depuis l’espace, comme peut le faire ATMO France. Grâce aux satellites européens, les concentrations de polluants comme les particules fines, les oxydes d’azote, l’ammoniac, ou encore de gaz à effet de serre (dioxyde de carbone ou le méthane) sont connues et analysées au quotidien. Et ces méthodes d’analyse apportent des informations précises à l’échelle d’une région, voire d’une agglomération.

Les moyens spatiaux sont aussi en mesure de surveiller la couche d’ozone et aident les chercheurs du GIEC à établir leurs conclusions. Des études sont actuellement menées en France par les industriels et les laboratoires du secteur spatial pour mesurer, quantifier et localiser les émissions anthropiques de gaz à effet serre: c’est un point majeur pour vérifier sur le long terme l’engagement des états à plus de sobriété énergétique dans le cadre des COPs (Conference of Parties, dont la CoP21 qui a conduit à l’Accord de Paris).

Récemment, en 2020, les données satellites ont été utilisées pour analyser les effets liés à la pandémie de COVID (et plus particulièrement au confinement) en Europe. Les satellites Sentinel du programme Copernicus ont montré que les concentrations en dioxyde d’azote étaient faibles en Europe. Les analyses des concentrations en dioxyde d’azote du 13 mars au 13 avril 2020, comparées à celles de mars et avril 2019, affichaient une baisse de 54% à Paris.

Voici comment les satellites nous aident à comprendre l'environnement

Découvrez les explications de Sandrine Mathieu - Docteure ingénieure et spécialiste de l'étude spatiale du climat - Thales Alenia Space.

Repérage des pollutions, des déchets sur Terre et des débris dans l’Espace

Traquer les déchets plastiques dans la mer, c’est une mission réalisable pour un satellite. Le gouvernement indonésien, l'un des plus gros contributeurs au monde en matière de pollution plastique marine, a missionné des experts français du spatial pour installer des balises de télécommunication par satellite à l'embouchure de trois fleuves. Le but, surveiller le trajet des déchets plastiques et les intercepter avant que ces derniers n’atteignent la mer. L’entreprise a déjà installé vingt balises satellitaires et prévoit d’en ajouter cinquante.
Parallèlement, des étudiants sont chargés par le Centre Spatial Universitaire de Montpellier de développer un nanosatellite capable de voir les débris plastiques à la surface de la mer Méditerranée.

Au large des côtes ce sont également les pollutions d’hydrocarbures qui sont repérées par satellite, issues de dégazage illégal de navires ou d’incident sur des plateformes pétrolières. En Europe, plus de 6000 nappes de pétroles ont été détectées à l’aide de l’infrastructure spatiale et notamment le projet VIGISAT

En Europe, des satellites ont aussi été utilisés pour réduire la pollution croissante relative aux décharges sauvages. Ces décharges illégales aux conséquences désastreuses pour l'environnement sont repérées par analyse systématique des vues satellites au moyen de technologies numériques comme l'Intelligence Artificielle.

Aussi, des satellites vont révolutionner la gestion des débris… dans l’espace. De nombreux débris spatiaux (provenant de fusées et de satellites) polluent l’espace. Une entreprise japonaise teste depuis le 22 mars 2021 avec ses partenaires français un satellite dotée d’aimants qui s’accroche aux débris. Une fois le déchet capturé, le satellite est alors redirigé vers la Terre, où il se désagrège avec sa prise, en entrant dans l’atmosphère terrestre.

L’Agence spatiale européenne lancera également en 2025 la première mission active d’élimination de débris, baptisée ClearSpace-1.

Suivi de la biodiversité

La donnée satellite est aussi un allié permanent pour la biodiversité. Les satellites sont un recours essentiel pour protéger la faune, la flore et les espèces les plus menacées. Les informations collectées par les systèmes en orbite permettent par exemple de mieux comprendre et protéger les animaux et d’assurer un suivi des espèces.
Des colliers connectés permettent par exemple de suivre par satellite les déplacements de populations animales menacées, comme les ours polaires. Des données qui permettent aux chercheurs d’identifier des zones d’habitat potentiel pour l’espèce afin de les sanctuariser.

L’agence spatiale française souligne aussi la création d’un site naturel pour les rennes en Sibérie, contraints de modifier leurs périodes et trajectoires de migrations à cause des routes et des pipe-lines. Un phénomène détecté sur des zones très peu accessibles grâce aux technologies spatiales.

L’espace permet également de suivre étudier répertorier l’évolution des espèces végétales et d’observer les effets de la déforestation.

Surveillance de cyclone

Cyclone tropical ayant pris forme fin août 2017, Irma a été scruté depuis l’espace grâce à des satellites. Les données ainsi récoltées ont permis d’évaluer sa trajectoire pour une prévention accrue et une meilleure organisation des mesures de secours face à cet ouragan de catégorie 5, aux rafales atteignant les 360 km/h. Si cela permet d’agir sur le court terme et en cas de catastrophes, ces données satellites sont aussi analysées pour mieux connaître ces phénomènes.

Plus récemment l'ouragan IDA qui a frappé la Louisiane a été observé depuis l'espace montrant encore l'importance des satellites dans la prévision et la gestion des évènements climatiques extrêmes. Des données et images indispensables pour les organismes chargés de la sécurité des populations et les assureurs. Les satellites, notamment ceux dotés d’imagerie au sol, jouent un rôle crucial en cas d’ouragan mais également d’inondations ou d'incendies car ils permettent de réaliser une évaluation globale des dégâts. Ils peuvent fournir des images des zones impactées et les photographies satellites permettent d’identifier les routes devenues impraticables pour mieux organiser le transport des aides.

Visionner le reportage Arte « Des satellites pour le climat »

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