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Biomass, la télédétection pour surveiller la forêt boréale

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Avec son radar à synthèse d'ouverture à haute résolution en orbite terrestre, la mission Biomass, présélectionnée dans le cadre du programme Earth Explorer de l'Esa, étudiera le rôle, important mais mal connu, de la forêt boréale dans le cycle du carbone.

Données aériennes obtenues au moyen d'un SAR aéroporté. Crédit Cesbio

Recouvrant environ 15% de la surface de notre planète, la forêt boréale joue un rôle essentiel dans le recyclage de l'énergie, du carbone et de l'eau à l'échelle de la planète. Cette vaste zone forme une bande circumpolaire dans l'hémisphère nord. Elle s'étend à travers la Russie, l'Europe du Nord, le Canada et l'Alaska, où le sol et la végétation forment un immense réservoir de carbone.

L'enjeu est énorme. La biosphère (son état, sa dynamique, son évolution) est en effet l'élément le moins bien compris du cycle de carbone global. Les distributions géographiques et les variations dans le temps des réservoirs et des flux de carbone restent mal connues. Pour les estimer précisément, il faut une meilleure évaluation de la biomasse végétale, et cela avec une bonne répétitivité à l'échelle du globe. Seuls des satellites peuvent assurer un tel suivi alors que l'on ne dispose actuellement que de mesures ponctuelles.

C'est pour pallier à ce manque qu'a été imaginé le projet Biomass, instigué par le Cesbio (Centre d'études spatiales de la biosphère), qui étudiera la distribution et la dynamique de la biomasse terrestre.

Biomass : un radar à synthèse d'ouverture (SAR) va analyser depuis l'orbite terrestre l'épaisseur de la végétation arborée des hautes latitudes. Crédit Cesbio

Installé en orbite, un radar à synthèse d'ouverture (SARSynthetic Aperture Radar) opérera dans la plus grande longueur d'onde disponible depuis l'espace, la bande P (68 centimètres, soit 432 à 438 MHz). Il offrira une résolution spatiale de 50 m et une répétitivité de 25 jours. Actuellement disponible en version aéroportée, ce type d'instrument n'a encore jamais été envoyé dans l'espace.

Campagne d’essais dans le ciel

Ainsi, les chercheurs pourront avoir à leur disposition une représentation à la fois fiable et sans cesse actualisée de la biomasse à l'échelle globale, avec l'accent sur les régions considérées comme critiques vis-à-vis du bilan de carbone terrestre.

Les possibilités de ce radar en orbite permettent d'envisager d'autres objectifs secondaires. Au programme proposé par l’Esa figurent déjà des études sur la glace polaire, l'humidité du sol, la salinité des océans ou la paléohydrologie des régions arides.

Une campagne d'essais aéroportée BioSAR 2008 est actuellement conduite par le Microwaves and Radar Institute de la DLR (agence spatiale allemande) au moyen d'un E-SAR (Experimental Synthetic Aperture Radar).

Un Dornier-228 utilisé par la DLR pour emporter le radar à synthèse d'ouverture. Crédit Cesbio

Les renseignements sont corrélés avec des mesures prises depuis le sol par l'Université suédoise des sciences agricoles de Umeå, avec le soutien du département de la défense suédoise ainsi que par la Sweden's Chalmers University. Elles portent sur la nature du sol, la biomasse et la hauteur des arbres. Le sommet de la forêt (la canopée) a aussi été scruté par balayage laser aéroporté depuis un hélicoptère. Un total de 200 zones ont été ainsi tracées, et les résultats sont en cours de formatage pour comparaison, ce qui permettra d'étalonner les instruments embarqués en orbite.

La campagne de tests sera déjà utile aux chercheurs

Cette campagne est plus qu'un simple test. Elle constitue elle-même un travail précieux car les ensembles complets de télédétection, à la fois aérienne et terrestre, sont rares. Dès que les résultats auront été validés, ils seront mis à la disposition de la communauté scientifique, y compris en dehors de l'Esa.

Le projet Biomass devrait être officiellement soumis en janvier 2009 devant un User Consultation Meeting auprès de l'Esa, préalable indispensable à une étude de faisabilité devant déboucher sur une réalisation concrète.