Les satellites CryoSat-2 et Copernicus : libérer l'action climatique

La technologie aérospatiale en constante évolution pour l'observation de la Terre permet à des scientifiques comme Anna Hogg de mesurer la vitesse de la fonte des glaces dans les régions polaires et de fournir des informations essentielles sur le changement climatique. Les satellites européens Sentinel du programme Copernicus fournissent de grandes quantités de données pour mieux lutter contre le réchauffement climatique d'origine humaine.

L'Antarctique est le continent le plus méridional de la planète, un imposant désert de glace entouré d'océan. Ses chaînes de montagnes allant jusqu'à 3 000 mètres, truffées de glaciers, descendent jusqu'au niveau de la mer et s'enfoncent dans l'eau. Sur son vaste territoire cohabitent les manchots royaux et empereurs, les phoques et les léopards de mer, les albatros errants et les cormorans aux yeux bleus. Les baleines bleues sont des visiteurs réguliers et il n'y a pas de mammifères terrestres... à l'exception des scientifiques qui étudient la fonte rapide des icebergs. "C'est l'endroit le plus merveilleux du monde", déclare Anna Hogg.

Anna Hogg a une grande expérience de la recherche collaborative, ayant géré ou dirigé plus de 10 projets internationaux financés par l'ESA. Elle est également codirectrice du SENSE Centre for Doctoral Training (CDT), qui forme la prochaine génération de responsables de l'observation de la Terre. Photo: Courtesy of Anna Hogg. 

Professeur à l'école de la Terre et de l'environnement de l'université de Leeds au sein de l'Institute for Atmospheric and Climate Science (ICAS), Anna Hogg a visité l'Antarctique et le Groenland près d'une douzaine de fois depuis sa première expédition scientifique en 2013. Elle garde en mémoire des moments indélébiles, comme celui de regarder un horizon occupé par des "halos solaires", ces anneaux de lumière spectaculaires qui se forment autour du soleil.

Mais depuis quelque temps, l'inquiétude a remplacé la beauté dans l'horizon du professeur Hogg. "Chaque année, des kilomètres de glace s'écoulent dans l'océan, une tendance qui s'accélère. Sur des glaciers comme celui de Pine Island, dans l'ouest de l'Antarctique, la vitesse d'écoulement de la glace s'est accélérée de plus de 50 % depuis les années 1990. C'est incroyable. Les gens considèrent peut-être l'Antarctique comme un endroit très isolé, mais il change rapidement et la fonte des blocs de cette grande calotte glaciaire contribue à l'élévation du niveau de la mer à l'échelle mondiale."

Le professeur Hogg a participé à plusieurs expéditions scientifiques en Antarctique. "C'est la collision entre le paysage spectaculaire et le monde naturel qui rend la région unique. Photo: Courtesy of Anna Hogg. 

Enregistrer la fonte rapide des glaciers et l'épaisseur de la glace en Antarctique

Le travail de terrain dans les régions polaires permet de valider et d’ajuster les mesures recueillies depuis l'espace, principales sources pour la recherche scientifique sur le réchauffement climatique. 

"L'Europe dispose, de loin, de la meilleure qualité et de la plus grande diversité de satellites d'observation de la Terre en orbite", souligne le professeur Hogg. Son équipe combine les informations fournies par les satellites Sentinel de la constellation Copernicus (voir infographie), dont Airbus Defence and Space est l'un des principaux constructeurs, avec les données sur l'épaisseur de la glace fournies par le satellite CryoSat-2, également développé par Airbus pour l'Agence spatiale européenne (ESA). "La vitesse des changements est tout aussi incroyable. Par exemple, l'épaisseur de la glace du glacier Smith diminue de 9 mètres par an, soit la hauteur d'un immeuble de trois étages.  

Des satellites tels que CryoSat-2 et les Sentinel ont permis de faire un bond en avant dans l'étude détaillée du changement climatique. Les ordinateurs à haute performance de l'université de Leeds sont utilisés pour télécharger des centaines de téraoctets de données à partir des archives gérées par l'ESA. L'automatisation croissante de ces processus permet à un vaste réseau collaboratif de centres de recherche en Europe et au Royaume-Uni de surveiller "presque en temps réel" l'état des pôles. "Nous pouvons désormais accéder à davantage de données et de mesures sur une base hebdomadaire, ce qui nous a permis de transformer complètement notre capacité à étudier le processus et son échelle de temps; nous disposons d'une image globale de l'évolution des nappes glaciaires que nous n'avions pas auparavant. C'est une chose très excitante pour un scientifique".

Les satellites climatiques Copernicus Sentinel 2C, 2D et 6B sont désormais terminés et stockés en toute sécurité dans des tentes spéciales sur le site d'Airbus à Friedrichshafen, en Allemagne. Ils sont testés chaque année dans l'attente de leur tour en orbite, une fois que leurs frères Sentinel auront atteint leur fin de vie.

Surveillance constante de l'état de la planète avec Copernicus

Derrière les études de la communauté scientifique mondiale se cache une industrie spatiale composée de personnes comme Raphaël Caille, qui a commencé comme ingénieur d'essai de CryoSat-2 et qui est aujourd'hui responsable du programme Sentinel-6. Lancé en 2020, ce satellite a pour mission d'améliorer la surveillance des océans et les mesures de la hauteur de la mer, en complément de l'observation des régions polaires sur laquelle Anna Hogg se concentre. "Cela nous rend naturellement fiers de voir que notre travail contribue à aider les scientifiques à mieux comprendre notre planète et les effets de sujets omniprésents comme le réchauffement climatique", déclare Raphael.

Le collègue de Raphael chez Airbus, Gunn Schweickert, est responsable du programme des satellites Sentinel-2A et -2B, lancés respectivement en 2015 et 2017. Ces satellites identiques fournissent des images pour une myriade d'applications allant de la sécurité alimentaire à la protection de l'environnement et au soutien de l'aide humanitaire. Les services comprennent la surveillance des cultures, l'aménagement du territoire et la planification urbaine, la surveillance des forêts, les services liés à l'eau, la surveillance de l'érosion des sols, l'observation du rétrécissement des calottes glaciaires et la fourniture d'images en cas de catastrophes naturelles telles que les inondations ou les incendies de forêt. "L'excellente résolution spectrale des instruments permet aux agriculteurs, par exemple, de planifier la distribution correcte d'engrais et d'eau dans leurs champs", explique M. Gunn. 

Raphael Caille et Gunn Schweickert.  

Sentinel-2 permet de revisiter tous les cinq jours chaque endroit de la Terre sous le même angle. "La répétabilité des données est très élevée. Il est extrêmement important que nous surveillions la Terre entière en permanence, par exemple pour mesurer le taux de désertification, la disparition des forêts et la façon dont l'eau est utilisée dans le monde. Nous ne nous intéressons pas seulement à l'Europe. C'est la planète entière qui est en jeu. Avec le programme Copernicus et ses satellites Sentinel, qui fournissent des données d'observation de la Terre à tout le monde, l'Union européenne contribue à rendre le monde meilleur", souligne M. Gunn.

Le programme Copernicus comprend des satellites de mesure "in situ" et des "services" dérivés portant sur six thèmes spécifiques : les océans, l'atmosphère, le changement climatique, les terres, la sécurité et la gestion des situations d'urgence.

Objectif : limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C

L'objectif de l'Accord de Paris de 2015 de limiter le réchauffement climatique à 1,5 degrés Celsius par rapport aux niveaux préindustriels pourrait être en train de s'éloigner. Selon les dernières évaluations du groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) des Nations Unies, certains impacts, tels que l'élévation du niveau de la mer, pourraient être "irréversibles pendant des siècles ou des millénaires".  

Malgré tout, le professeur Hogg reste confiant dans la capacité de la société à ralentir la tendance. "La science et la surveillance plus détaillée des émissions de gaz à effet de serre, de la fonte des glaces ou de l'évolution de la température de la mer, ont fait évoluer les mentalités des hommes politiques et du grand public au cours de la dernière décennie. Aujourd'hui, nous disposons d'une base de données très détaillée, fournie en grande partie par les données satellitaires, que nous pouvons utiliser pour prendre des décisions politiques en connaissance de cause.

"Je suis devenu scientifique pour découvrir comment le monde fonctionnait", conclut le professeur Hogg. "L'observation de la Terre a montré comment notre planète évolue. Les faits montrent que notre mode de vie doit probablement changer. La question n'est plus de savoir si le changement climatique est en cours, mais ce que nous allons faire pour y remédier".