European Space Agency

	Fig1: Mosaïque d’Envisat ASAR de l’océan Arctique début septembre 2007, qui montre clairement la voie la plus directe du Passage Nord-Ouest qui est ouverte (ligne orange) et le Passage Nord-Est qui est seulement obstrué en partie (ligne bleue). La couleur gris foncé représente les zones sans glace, tandis que le vert représente les zones de banquise

Estimés à 25 milliards de tonnes, les rejets annuels de gaz carbonique à l’échelle mondiale dus aux activités humaines contribuent au réchauffement de la planète. Selon des estimations, le réchauffement des mers et la fonte des glaciers se traduisent par une hausse du niveau moyen des mers dans le monde de 2 à 3 millimètres par an, d’où une augmentation du risque de graves inondations dans les villes côtières à faible élévation en Europe, en Asie et en Afrique. Les glaciers de montagne, qui avaient l’habitude de fournir une source d’eau fiable en été pour la plupart de l’agriculture mondiale, disparaissent progressivement. La fonte de la banquise (fig. 1) permettra de raccourcir les transports en ouvrant de nouvelles routes maritimes dans l’Arctique et donc d’exploiter des réserves de pétrole jusqu’ici inaccessibles. Cependant il est nécessaire de mettre en balance ces avantages et les impacts négatifs. Quel que soit le résultat de ce débat, personne ne peut raisonnablement contester le besoin de gérer avec soin les changements que nous causons au système de la terre. Une gestion efficace commence par une collecte d’informations quantitatives, précises et sans équivoque sur l’état de la planète. Les projets GlobColour et GlobCarbon de l’ASE répondent en partie à ce besoin d’information en fournissant aux scientifiques des groupes de données importantes multi-satellites sur l’activité biologique sur terre et dans la mer.

Le projet GlobColour

La couleur des océans dépend largement de la densité de phytoplancton qu’ils contiennent. Les mers à la surface bleue et limpide au milieu des bassins océaniques sont pauvres en nutriments et abritent relativement peu de phytoplancton, tandis que les régions de remontées des eaux près des plateaux continentaux apportent des profondeurs de l’océan des eaux froides riches en nutriments, permettant au phytoplancton de se développer et donnant à la mer une couleur verte.

Le minuscule phytoplancton est le premier maillon de la chaîne alimentaire qui conduit jusqu’aux poissons que nous aimons manger. Il vaut la peine d’observer l’activité biologique des océans pour d’autres raisons que son rôle fondamental dans l’alimentation. En effet, la mer réduit les changements climatiques en absorbant le gaz carbonique de l’atmosphère pour en transformer une partie en détritus biologiques qui finissent par sombrer et s’attacher aux sédiments se trouvant dans les grands fonds marins. C’est la pompe biologique des océans qui réabsorbe une partie du gaz carbonique émis dans l’atmosphère.

Une partie du CO2 se dissout également dans les océans. Ensemble, ces deux processus sont estimés constituer l’équivalent du puits de carbone planétaire. Cependant, le gaz carbonique dissous peut entraîner une acidification progressive des océans qui pourrait éventuellement diminuer la capacité du corail et d’autres types de plancton à construire leur squelette et coquille. Ce phénomène pourrait causer une réduction de l’activité biologique et de la quantité de gaz carbonique absorbé par les océans. Il est donc indispensable de surveiller l’évolution de la pompe biologique lors de l’augmentation du gaz carbonique dans l’atmosphère afin de prévoir avec exactitude les changements climatiques futurs. Vu cette sensibilité, les informations sur la biologie des océans constituent un indicateur utile du changement climatique. Elles peuvent aider les scientifiques à vérifier les prévisions de leurs modèles très complexes et leur donner des avertissements précoces au sujet de changements inattendus.

	Fig 2: Une image de chlorophylle GlobColour montrant la distribution du phytoplancton dans l’océan Atlantique, visualisée à l’aide de Google Earth

Le projet GlobColour de trois ans a été lancé en 2005 sous la direction commune de l’ACRI en France et de l’université de Plymouth au Royaume-Uni. Son objectif est de produire les meilleures données quotidiennes possibles sur la couleur des océans du monde en amalgamant les données des trois capteurs les plus capables – SeaWiFS, MODIS à bord du satellite Aqua et MERIS à bord d’ENVISAT – et de traiter toutes les données en leur provenance afin d’obtenir une série chronologique calibrée de façon homogène pour les années entre 1997 et 2007.

La communauté scientifique internationale peut se procurer ces données gratuitement via le portail web du projet : www.globcolour.info.

Le projet GlobCarbon

Nos connaissances actuelles sur les tendances spatiales et temporelles des stocks et flux de carbone manquent de certitude, notamment au-dessus des terres. De récents exercices intercomparatifs ont dévoilé qu’avec les meilleurs modèles de dynamique de la végétation, comme le modèle Lund-Potsdam_Jena (LPJ), il y a accord général sur le bilan mondial du carbone, mais désaccord sur la façon dont le carbone est distribué. L’avancement des progrès sur la compréhension du cycle mondial du carbone et de son évolution future probable dépend, en particulier, d’une amélioration des observations des processus de carbone terrestre afin de réduire les grandes incertitudes qui existent sur la magnitude et l’emplacement des flux de carbone entre la terre, les océans et l’atmosphère. Ce travail nécessite une approche holistique associant modèles, observations et études de processus, et ne doit pas se concentrer uniquement sur l’élément terrestre mais prendre également en considération les mesures atmosphériques et océaniques, comme le conseille l’équipe chargée du thème carbone du Partenariat pour une stratégie mondiale intégrée d’observation (IGOS-P).

Le projet GlobCarbon de l’ASE a été initié pour contribuer à ce processus en produisant des estimations entièrement calibrées. L’initiative GlobCarbon présente des estimations des superficies incendiées mondiales, de la fraction des radiations actives absorbées par photosynthèse, de l’indice de surface foliaire et du cycle de croissance de la végétation sur dix années entières, de 1998 à 2007. Les intrants de base sont les données à 1 km de résolution provenant de capteurs installés à bord du deuxième satellite européen de télédétection (ERS-2) et d’ENVISAT et des quatrième et cinquième satellites du Système Pour l’Observation de la Terre (SPOT).

Ce projet de cinq ans a été lancé en 2003 sous la direction commune du VITO (Belgique) et de l’IGBP (Suède). Le débit total et la manipulation de produit nécessaires pour obtenir les données de sortie GLOBCARBON s’élèvent à 50 To en provenance de quatre capteurs (ATSR-2,VEGETATION,AATSR et MERIS). La communauté scientifique internationale peut se procurer ces données gratuitement via le portail web du projet : www.globcarbon.info.

	Fig 3: La mission opérationnelle de Sentinel-3 pour l’ASE dont le lancement est prévu en 2012

L’avenir

Le Sentinel-3 de l’ASE transportera l’instrument de détection de la couleur de la terre et des océans OLCI (Ocean and Land Colour Instrument) sur MERIS, et l’instrument de température de la surface de la terre et des océans SLST (Sea and Land Surface Temperature), dérivé de la série ATSR. Ces deux instruments disposeront de capacités grandement améliorées pour une extraction plus précise des propriétés biophysiques à la fois de la terre et des océans. Par exemple, l’instrument OLCI a été conçu pour permettre de mesurer la chlorophylle non seulement en pleine mer mais aussi dans les eaux côtières, en effectuant la surveillance opérationnelle d’autres composants marins optiquement actifs comme les matières organiques dissoutes et les sédiments suspendus. Ces deux instruments fourniront la série à long terme nécessaire pour mieux comprendre les changements à l’échelle planétaire.

Avec la mise en place de missions satellites opérationnelles pour encore 20 ans, la fusion des données de sortie doit aussi être considérée dans un contexte opérationnel, en développant des programmes détaillés de calibration et de validation.

Grâce aux projets GlobColour et GlobCarbon, l’ASE fournit actuellement aux scientifiques des données inégalables sur la terre et la couleur des océans dans le cadre de la recherche sur le cycle de carbone. Grâce à ces informations, les gouvernants pourront prendre des décisions en connaissance de cause au sujet des politiques d’adaptation et de réduction des changements climatiques. Pour renforcer ce processus, la série chronologique initiale de GlobCarbon et GlobColour devra être prolongée dans l’avenir pour permettre aux chercheurs de continuer à surveiller et mieux comprendre le rôle de la mer et de la terre dans le cycle de carbone.

W: www.esa.int