Satellites et climat

Le changement climatique soulève de nombreuses questions. Pour y répondre, les satellites pourraient bien jouer un rôle décisif.

Image d’artiste montrant le satellite GOCE de l’ESA sur orbite. Cet engin fait partie d’une flotte grandissante de satellites appelés à fournir des données afin de comprendre et suivre les changements climatiques. Crédit : ESA - AOES Medialab

Note : En raison de la tenue de la United Nations Climate Change Conference (site officiel) à Copenhague du 7 au 18 décembre, nous vous proposons à nouveau ce dossier "Satellites et climat" initialement publié en juin dernier et qui est plus que jamais d'actualité.

Le changement climatique constaté actuellement tend vers un réchauffement et, selon une majorité de scientifiques, a pour cause principale le rejet de gaz à effet de serre provenant des activités humaines. Une prise de conscience se fait jour et de nombreux pays s’associent afin de regrouper les différentes données récoltées à travers la planète. Ainsi, l’ONU a-t-elle défini 45 ECV ou Essential Climate Variables (variables climatiques essentielles) : ce sont des mesures aussi diverses que la température, le taux de CO2 ou la salinité des océans qui doivent permettre de quantifier l’évolution du climat.

Des mesures sur le long terme
Car pour les politiques, il s’agit de disposer de données fiables afin de prendre des décisions en fonction de, premièrement, la direction que prend le changement climatique et, deuxièmement, de sa ou ses causes. C’est ici que les satellites deviennent 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, mais forcément plus ponctuels. Les institutions chargées de gérer les satellites météo ont heureusement stocké les données récoltées depuis la mise en service de leurs flottes. Ainsi, EUMETSAT, l’organisme chargé des satellites météo européens, fait remarquer qu’il met à disposition des scientifiques l’ensemble de ses archives depuis 1981. Au niveau mondial, l’initiative GEOSS (Global Earth Observation System of Systems), menée par le Group on Earth Observations (GEO) qui réunit 77 pays et la Commission Européenne, entend harmoniser la récolte et le partage de toutes les données liées à l’observation de la Terre qu’elles proviennent de moyens au sol, maritimes, aériens ou spatiaux. Ce futur «fond commun» des données environnementales n’a pas seulement pour objet le climat — il s’agit aussi de gérer les ressources naturelles —, mais sa démarche va dans le sens d’une collecte rigoureuse et durable du pouls de la planète. Car un risque existe, y compris du côté des satellites : si les flottes actuelles ne sont pas renouvelées à temps, on peut craindre des trous dans les relevés et qui sait si les données qui manqueront à l’appel ne seront pas décisives pour demain ? Cet impératif de mesures fiables et continues sur le long terme a conduit les agences spatiales à renforcer leurs différents programmes d’observation de la Terre.

Depuis l’orbite, les satellites peuvent effectuer des mesures précises sur de larges zones. Ici, le projet EarthCARE d’étude du rôle de la couverture nuageuse au sein des équilibres climatiques et qui associera l’ESA et l’agence japonaise JAXA pour un lancement prévu en 2013. Crédit : ESA

En Europe, le GEOSS se traduit par le GMES (Global Monitoring for Environment and Security - récemment baptisé Kopernikus) qui associe l’Union Européenne et l’Agence Spatiale Européenne (ESA). Là aussi, ce programme ne concerne pas que le climat et vise également à récolter des données utiles pour la sécurité civile, la gestion des ressources ou l’aménagement du territoire. Toutefois, la logique d’infrastructure qui en découle, et qui repose en partie sur les satellites doit permettre de disposer de mesures accomplies depuis l’espace de façon continue et pérenne.

La nécessité d’une référence
La surveillance de l’environnement depuis l’espace est déjà une réalité et les initiatives internationales précédemment citées devraient donc la renforcer. Les missions d’observation de la Terre par satellite comprennent depuis plusieurs années de plus en plus d’instruments spécifiquement conçus pour le climat. Ainsi, en octobre 2005, le satellite CryoSat de l’ESA devait mesurer avec une précision inégalée l’épaisseur des glaces dans les régions arctiques et antarctiques. L’agence déclarait même officiellement «que son objectif premier est de tester si la diminution de la banquise résulte du réchauffement climatique». Hélas, une défaillance de la fusée russo-européenne Rockot (un ancien missile soviétique SS-19 modifié pour devenir un lanceur), chargée de placer le satellite sur orbite, mit prématurément fin à la mission.

Le satellite CryoSat de l’ESA devait mesurer l’épaisseur des glaces, mais son lancement se solda par un échec. L’agence a rapidement mis sur pied CryoSat-2 en remplacement. Crédit : ESA-P. Carril

On notera cependant que sa priorité était telle aux yeux de l’ESA, que l’agence confirma dès février 2006 — 4 mois seulement après l’échec du lancement — CryoSat-2 en remplacement ! Destiné donc à mesurer un indicateur jugé crucial du réchauffement climatique, CryoSat-2 devrait s’envoler en novembre 2009. Ce n’est évidemment pas la seule mission récente de l’ESA liée au climat. Le 17 mars dernier, la même fusée qui avait connu une défaillance pour CryoSat lançait avec succès GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer). Placé à seulement 260 km d’altitude, ce satellite va être affecté par les variations du champ gravitationnel de la Terre qui perturberont son orbite. Ceci, car la masse de notre planète n’est pas répartie de façon parfaitement uniforme, ce qui complique considérablement la détermination d’un niveau de référence (le zéro à partir duquel on établit la hauteur des montagnes par exemple).

La Terre n’est pas une sphère parfaite et GOCE permettra de dresser avec précision son géoïde qui sert de référence pour déterminer (entre autres) le niveau des océans. Sur ce schéma, les irrégularités ont été fortement exagérées. Crédit : ESA

Or, une telle référence doit être connue avec précision afin de quantifier avec exactitude la montée (ou la baisse) du niveau des océans, autre indicateur majeur des changements climatiques en cours. Un géoïde précis (puisque c’est ainsi que s’appelle la référence que GOCE va déterminer avec plus de précision) permettra aussi de mieux analyser la dynamique des grands courants océaniques qui jouent un rôle primordial dans notre climat actuel. On notera d’ailleurs que GOCE est le premier satellite sur orbite du programme Living Planet (planète vivante) de l’ESA. Un programme qui selon les propres termes de l’agence européenne affiche une ambition on ne peut plus claire : «nous donner les moyens de mieux prédire les effets qu’un changement climatique pourrait apporter».

Les courants océaniques jouent un rôle important dans les équilibres climatiques. Différents satellites dont GOCE ont pour but de mieux l’étudier. Crédit : ESA-AOES Medialab

Côté américain, le suivi du climat à l’aide de satellites prend également de l’essor. Malheureusement, le prometteur OCO (Orbiting Carbon Observatory) de la NASA qui devait étudier le cycle du carbone sur Terre a subi un échec lors de son lancement, la coiffe qui le protégeait ne s’étant pas séparée de la fusée Taurus comme prévu. Il ne s’agit évidemment pas du seul satellite d’observation de la Terre de l’agence américaine ni du seul dédié de près ou de loin au changement climatique. La NASA gère plusieurs missions tournées vers notre planète dont le fameux A-Train que devait rejoindre OCO. À l’heure actuelle, ce «train» spatial est constitué de 5 satellites qui se suivent sur la même orbite à 690 km d’altitude. Le CNES, l’agence spatiale française est associée très activement à ce programme essentiellement centré sur l’étude de notre atmosphère. Enfin, aux dernières nouvelles, la NASA étudierait la possibilité de fabriquer un nouvel OCO en espérant le lancer dès 2011. À plus long terme, pour beaucoup, l’arrivée à la Maison Blanche de Barack Obama devrait se traduire par une montée en puissance des programmes spatiaux américains dédiés à l’étude des changements climatiques, la précédente administration ayant eu sur le sujet une position pour le moins très attentiste.

Le A-train, une succession de 5 satellites franco-américains qui sondent l’atmosphère terrestre. Crédit : NASA

Avec cette montée en puissance des programmes spatiaux dédiés à l’observation de la Terre, il est désormais acquis que les satellites apporteront leur pierre au débat sur le changement climatique. Ils pourraient même l’arbitrer !

Publié le 2 juin 2009