European Space Agency

Les observations faites à partir de l’espace représentent une source unique d’informations globales permettant de comprendre et de répondre aux changements climatiques, et une archive ininterrompue de longue durée de ces observations est essentielle pour la prise de décisions pour l’avenir. Il est clair qu’un programme international permettant de soutenir la disponibilité à long terme de ces observations est requis. Des progrès importants dans cette direction sont actuellement réalisés à la suite des actions coordonnées des agences spatiales internationales, par le biais du Comité sur les satellites d’observation de la terre (CEOS), en réponse aux exigences exprimées par le Système mondial d’observation du climat (GCOS), au nom des participants à l’UNFCCC (Convention cadre des Nations Unies sur les changements climatiques).

Fig 1: Couverture végétale mondiale obtenue à partir des images pleine résolution ENVISAT MERIS acquises de janvier 2005 à juin 2006

Les chefs d’état du G8 ont souligné l’importance de ces actions au cours de leur réunion au sommet à Tokyo en juillet 2008 : « Pour répondre à la demande croissante de données d’observation de la terre, nous accélèrerons nos efforts par le biais du système des systèmes mondiaux d’observation de la Terre (GEOSS)… sur des zones prioritaires comme, entre autres, le changement climatique et la gestion des ressources en eau, en consolidant les observations, prédictions et le partage des données ». L’Europe y contribue par le biais du développement d’une série puissante de nouveaux satellites d’observation, de l’amélioration de l’accès aux données, et du renforcement de l’analyse scientifique des archives de données de longue durée.

Un rôle de leader

Dirigeant ses programmes d’observation de la terre de manière à répondre directement à ces objectifs, l’Agence spatiale européenne se trouve dans une position de leader. À la fin de l’année, l’ESA invitera ses états-membres à entreprendre trois nouveaux programmes importants en matière d’observation de la terre :

1. Le programme « Météosat de troisième génération » (MTG) mettra en œuvre une nouvelle série de satellites météorologiques géostationnaires sophistiqués pour l’Europe et l’Afrique. MTG est un partenariat entre l’ESA et l’EUMETSAT, l’organisation européenne chargée des satellites météorologiques.

2. Le programme « Composante Espace GMES » établira des constellations opérationnelles spéciales de satellites auxiliaires d’observation de la terre (Sentinelles 1-5) et accèdera également aux données des autres satellites y participant. GMES est un partenariat entre l’ESA et l’Union européenne visant à fournir des données soutenant les objectifs de la politique européenne concernant l’environnement et la sécurité pour les 25 années à venir.

3. L’ESA propose également une « Initiative de changement climatique » spéciale qui permettra aux scientifiques d’accéder à ses archives de données satellitaires mondiales et de les réanalyser. Ce programme a pour but de générer les archives mondiales les plus complètes, régulières et mieux définies possibles de « variables climatiques essentielles », et de les rendre librement accessibles aux communautés de recherche et de modélisation du climat dans le monde entier. Il répond de manière explicite aux exigences du GCOS et sera mis en œuvre en étroite coopération avec le CEOS et le GEOSS.

Ces nouveaux programmes soulignent le fort engagement collectif des états-membres de l’ESA à garantir que les observations mondiales du climat réalisées depuis l’espace seront maintenues et exploitées, aujourd’hui et à l’avenir.

Fig 2: Distribution des incendies de l’Atlas mondial des incendies ATSR en 1998

Sol et incendies

Nous illustrons la valeur pratique de ces développements par deux exemples de variables climatiques essentielles obtenues depuis l’espace : la Couverture végétale du globe et les Perturbations mondiales causées par le feu. Ils sont tous deux associés à un niveau élevé d’incertitude vis-à-vis de la compréhension du système climatique. Pour chacun d’entre eux, l’espace offre la seule source réaliste d’observations globales fiables de longue durée. Au cours des dernières années, l’ESA a travaillé avec la communauté scientifique afin de dériver de meilleures estimations à partir de ces deux variables, par le biais des projets « Globcover » et « l’Atlas mondial des incendies ATSR » respectivement, utilisant les données obtenues par les missions ERS et ENVISAT.

Le Projet GlobCover

La couverture végétale de la terre a précédemment été tracée depuis l’espace. Toutefois, GlobCover bénéficie d’une résolution 10 fois supérieure à celle de ses prédécesseurs. Les scientifiques, qui utilisent ces données pour représenter graphiquement les tendances de la couverture végétale du globe, étudier les écosystèmes naturels et gérés et dresser des modèles de l’ampleur et des impacts du changement climatique, saluent le produit comme un événement important. Un réseau de partenaires internationaux travaille avec l’ESA sur le projet, parmi lesquels le Programme des Nations unies pour l’environnement (UNEP), l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), le Centre de recherche conjoint de la Commission européenne (JRC), l’Agence européenne pour l’environnement (EEA), le Programme international géosphère-biosphère (PIGB) et le bureau de l’équipe du projet pour l’Observation globale de la couverture forestière et de la dynamique de l’occupation des sols (GOFC-GOLD).

Continuant sur le succès du projet GLC-2000 précédent (carte de la couverture végétale mondiale pour l’an 2000), coordonné par le Centre de recherche conjoint de la Commission européenne, l’ESA a lancé l’initiative GlobCover début 2004, dans le cadre de son Élément Utilisateurs de données (DUE). Le système GlobCover a été développé par un consortium européen composé notamment de Medias-France, Brockmann Consult (Allemagne), l’Université catholique de Louvain et d’autres partenaires. Il s’agit d’une étape très importante en ce qui concerne la couverture végétale mondiale, principalement en raison du fait que les produits sont créés automatiquement. Ceci garantit que les résultats peuvent être répétés et intercomparés de manière quantitative afin d’évaluer les changements dans la couverture végétale mondiale dans le temps. Les produits retirent également le maximum d’avantage des données de haute qualité du spectromètre imageur Meris du satellite ENVISAT de l’ESA pour offrir une résolution spatiale plus fine et un contenu thématique plus détaillé que jamais auparavant.

Le produit GlobCover (Fig. 1) est le premier produit librement accessible de couverture végétale mondiale à une résolution de 300m, et représente par conséquent un véritable évènement pour une communauté importante de parties prenantes. La carte représente 22 types différents de couverture végétale, dont des terres d’assolement, des zones marécageuses, des forêts, des surfaces artificielles, des étendues d’eau et des zones de neige et de glace permanentes. Afin d’offrir à l’utilisateur un maximum d’avantages, la légende thématique de la carte est compatible avec le schéma de classification de la couverture végétale des Nations unies (LCCS). Toutes les données sont librement accessibles à la page www.esa.int/due/ionia/globcover.

Plus qu’une simple carte

GlobCover est beaucoup plus qu’une carte : Il s’agit d’une démonstration scientifique et technique de la première représentation cartographique automatisée à échelle mondiale. Elle représente une base pour la description détaillée des états de la couverture végétale nécessaire pour une modélisation régionale du climat. Des informations relatives à la couverture végétale sont également nécessaires pour la gestion durable des ressources naturelles, la protection de l’environnement, la sécurité alimentaire et les programmes humanitaires. GlobCover est actuellement utilisé dans des études à long terme des dynamiques entre couverture végétale et occupation des sols, notamment pour obtenir une meilleure compréhension de la dynamique nature/société de la gestion des sols. Les produits d’information de ce type joueront un rôle de plus en plus important à l’avenir dans la modélisation régionale et mondiale, et sont par conséquent cruciaux pour la recherche sur les impacts climatiques et la viabilité.

Fig 3: Le torchage de gaz offshore en mer du Nord présente une tendance de réduction de 12 %

Le Projet Atlas Mondial des Incendies ATSR

Des informations mondiales sur les perturbations causées par le feu sont nécessaires pour calculer le puits de carbone net. Ceci peut expliquer les importantes variations interannuelles observées dans les émissions de carbone par les écosystèmes. Toutefois, l’interaction entre le climat, le risque de perturbation, l’état phénologique, la gravité des perturbations et le retour des perturbations est extrêmement complexe. Tous ces facteurs contrôlent les émissions, les trajectoires de rétablissement de la végétation, et, par conséquent, la probabilité de changements futurs. Les perturbations ont des effets à la fois directs et indirects sur les schémas d’établissement d’arbres, sur la composition et la structure futures de la végétation, l’hydrologie et les cycles de carbone. Elles sont extrêmement variables temporellement, survenant par groupes temporels, à la fois pendant la saison des incendies et d’une année à l’autre. Ces groupements sont associés aux schémas météorologiques tels que les faibles précipitations et les températures élevées. Ils sont étroitement liés également aux activités anthropogènes.

Les perturbations, et tout particulièrement les incendies, constituent une source considérable d’incertitude et présentent un défi important pour les modèles de végétation mondiale et de chimie atmosphérique. Tous les efforts visant à incorporer les perturbations dans ces modèles doivent faire face à la difficulté d’obtenir une série d’observations globales et fiables d’une durée suffisamment longue.

l’Atlas mondial des incendies ATSR de l’ESA (Fig. 1) est la plus longue série chronologique de données mondiales concernant les incendies actuellement disponible. Il offre une archive mondiale ininterrompue des lieux et dates des incendies depuis 1995. Les données utilisées sont celles qui ont été enregistrées pendant la nuit par le deuxième Radiomètre à balayage le long de la trace (ATSR-2) sur le satellite ERS-2 de l’ESA et, depuis 2003, par le Radiomètre de deuxième génération à balayage le long de la trace (AATSR) sur ENVISAT. Chaque archive inclut la date, latitude et longitude d’un pixel d’1 km sur 1 km lorsque la température de luminance dans le canal 3,7μm a supplanté soit 312 (algorithme 1) ou 308 (algorithme 2) degrés K avec des pixels revisités en moyenne tous les 3 jours. Ces archives sont disponibles sous la forme de fichiers ASCII mensuels, directement à partir du site Internet de l’Atlas mondial des incendies ATSR http://dup.esrin.esa.it/ionia/wfa/

Il doit être noté que les archives représentent tous les pixels supplantant les seuils ci-dessus, avec aucune élimination ultérieure des pixels. L’interprétation de ces archives comme des incendies de végétation reste à la tâche de l’utilisateur. Ces données sont déjà utilisées par de nombreux groupes différents dans le monde pour le contrôle des changements globaux ainsi que de divers processus – comme la végétation, l’atmosphère, la biosphère, les habitats et le développement humain – subissant tous l’impact des perturbations causées par le feu. Un exemple frappant de leur utilisation pour contrôler les réductions ou augmentations de torchage de gaz au cours d’une extraction de pétrole offshore est indiqué en Figure 3. La Figure 4 indique une mesure quantitative de l’augmentation spectaculaire d’éruptions d’incendies de forêts en Grèce au cours de l’été 2007.

Fig 4: La distribution des incendies de l’Atlas mondial des incendies ATSR en Europe méridionale, soulignant l’anomalie de l’incendie d’août 2007 en Grèce

Une extension dans le futur

Par le biais de GlobCover et de l’Atlas mondial des incendies ATSR, l’ESA offre déjà aux scientifiques des informations globales de haute qualité sur la couverture végétale et les perturbations causées par le feu, permettant d’influencer les décisions sur les politiques relatives à la mitigation et l’adaptation des changements climatiques. Pour renforcer ce processus, la série chronologique initiale de GlobCover et de l’Atlas mondial des incendies ATSR doit être étendue bien en avant dans le futur ainsi qu’en arrière dans le passé par une exploitation des archives. Leur qualité et couverture doivent être accrues encore davantage par l’inclusion de données provenant d’autres sources satellitaires.

Les satellites GMES de l’ESA étendront ces séries chronologiques ainsi que d’autres bien en avant dans le futur, à l’aide de capteurs améliorés, spécialement conçus pour contrôler de manière globale nombreuses des variables climatiques essentielles requises par GCOS. Par exemple, le satellite Sentinel-3, actuellement préparé à un lancement en 2012, sera doté d’une couverture et d’une sensibilité fortement accrues afin de pouvoir garantir la continuité à long terme des données illustrées ici concernant la couverture végétale globale et les perturbations globales causées par le feu. Entre-temps, l’initiative de l’ESA relative aux changements climatiques permettra aux scientifiques, pour l’utilisation des satellites et archives existants, d’accroître la précision et d’étendre la durée des archives actuelles de ces variables climatiques essentielles ainsi que d’autres.

Avec ces nouveaux programmes importants, l’ESA prépare des contributions considérables afin de satisfaire les exigences GCOS, renforcer le système GEOSS, et, ainsi, soutenir les objectifs généraux de l’UNFCCC.

E: olivier.arino@esa.int
E: mark.doherty@esa.int
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