Inondations catastrophiques en Australie, dans la ville de Windsor, située au nord-ouest de Sydney (mars 2021). © 2021 Planet Labs, Inc
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Journée de la Terre : le rôle des satellites utile à la science mais aussi dans nos vies quotidiennes

ActualitéClassé sous :Observation de la Terre , changement climatique , surveillance de l'environnement

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Découvrez brièvement les deux catégories de satellites d'observations de la Terre qui se côtoient en orbite. Il y a les gros, dédiés à la machine climatique, et ceux du New Space qui se focalisent sur l'observation de la surface de la Terre plutôt que l'atmosphère. Ces deux catégories se complètent et offrent des services différents. La première est plutôt dédiée à la science tandis que la seconde commercialise de la donnée.

Comme vous le savez, tous les ans à la même date, le 22 avril, les citoyens du monde entier sont invités à réfléchir aux enjeux climatiques, à l'occasion de la Journée mondiale de la Terre. Futura profite de cette journée pour mettre en avant le rôle des satellites d'observation de la Terre que l'on peut classer en deux catégories. Il y a ceux qui se focalisent sur la machine climatique et affinent la vision et la connaissance du changement climatique, et ceux qui se contentent d'observer la surface de la Terre.

Dans la première catégorie, on compte essentiellement les satellites météorologiques, altimétriques et océanographiques et ceux qui étudient l'atmosphère dont le rôle est essentiel pour mieux comprendre la machine climatique. Des 50 variables climatiques essentielles décrivant le climat, 26 ne peuvent s'observer que depuis l'espace uniquement. C'est aussi un satellite, Topex-Poseidon, qui a pu acquérir les premières mesures ultra-précises de la montée du niveau des mers -- causée notamment par la fonte des glaces et la dilatation de l'eau chauffée -- qui sont en quelque sorte, la vigie des modifications du climat de la Planète. En effet, le niveau moyen des océans est un des paramètres très suivis car il est le résultat du réchauffement climatique causé par l'Homme et un indicateur majeur du changement climatique.

Dans la deuxième catégorie, on classe la multitude de satellites d'observation de la Terre du New Space, qu'ils soient réunis en constellation ou évoluant seuls autour de la Terre. Depuis une petite dizaine d'années, l'arrivée de nouveaux acteurs, et, avec eux, une nouvelle façon d'observer la Terre, fait de la donnée spatiale un produit à forte valeur ajoutée avec un impact significativement positif pour la Planète. Ce New Space est un mouvement complexe qui combine modes de financements, évolution vers des systèmes plus low cost et plus petits, intégration entre opérateurs de satellites et fournisseurs de service à valeur ajoutée. À l'ère du New Space, les nouveaux satellites d'observation de la Terre sont moins focalisés sur le climat et l'atmosphère que sur l'observation de la surface terrestre.

Forêt de Thuringe, le poumon vert de l’Allemagne. © 2021 Planet Labs, Inc

Les limites de l'imagerie satellite

Aujourd'hui, l'imagerie satellite permet de visualiser tout changement intervenu sur Terre, quelles que soient les longueurs d'ondes ou les fréquences radar dans lesquelles elles ont été acquises, avec un niveau de détail sans précédent, tant dans le temps que dans l'espace. De sorte que les données satellites fournissent des informations précises et fiables sur l'état de l'atmosphère, des océans, des terres émergées, la gestion des risques climatiques, etc. À un détail près : il n'est pas encore possible de réunir un satellite capable de très haute résolution et de finesse spectrale avec un taux de revisite très élevé.

En réalité, il faut faire un choix ou multiplier le nombre de satellites. « Big brother » n'est pas pour demain et voir tout en détails et en permanence reste un challenge. Un point délicat qui continue à distinguer des acteurs comme Airbus Defence and Space et Maxar des nouveaux entrants : on ne peut pas avoir de la très haute résolution (30 centimètres ou mieux) sans avoir un gros télescope et une grosse plateforme manœuvrante. Planet a démarré avec une constellation Dove à moyenne résolution (quelques mètres) avec une fréquence de revisite élevée et un très grand nombre de petits satellites. Une tendance intermédiaire est l'approche de Terrabella (les satellites skysats rachetés par Planet) ou Blacksky Global : une constellation de taille moyenne (20-30 satellites) de satellites de taille moyenne (résolution métrique ou un peu mieux).

Les données des satellites servent aussi à surveiller le trait de côtes, à anticiper les conséquences de la montée du niveau des mers sur l'aménagement du territoire, à repérer dans les villes les passoires énergétiques des bâtiments et les îlots de chaleur. © Google Earth

De l'observation de l'atmosphère à l'observation de la surface

Si les données des premiers satellites d'observation de la Terre était essentiellement utilisées pour mieux comprendre la machine climatique, la météorologie, la gestion des ressources naturelles, la déforestation et la prévention des catastrophes naturelles et la surveillance de la fonte des glaciers par exemple, elles ont ensuite été utilisées pour de nombreuses autres applications comme, l'agriculture de précision, l'assurance, l'exploration de gaz et de pétrole, la cartographie de précision. Dans le domaine de l'agriculture, les satellites d'observation de la Terre sont utilisés pour une très grande variété d'applications et de services, comme la surveillance des cultures, le contrôle des surfaces et de l'occupation des sols, l'irrigation et la gestion optimisée des apports en engrais et produits phytosanitaires. Ils sont également utilisés pour suivre la production de fourrage tout au long de la saison culturale. L'objectif est de mettre en évidence les différences de croissance des cultures au sein de chaque parcelle pour mieux identifier les éventuels problèmes.

Aujourd'hui, les observations sont également utilisées et adaptées à de nombreuses applications et des services utiles à la Terre et au climat. Associées aux dernières avancées en matière de machine learningdeep learning et à l'ère du big data et de l'Intelligence artificielle, il est aujourd'hui possible de tirer parti des milliards de données que produisent ces satellites pour des usages autres que ceux pour lesquels ils ont été initialement conçus. Mieux encore, l'usage combiné des satellites d'observation avec d'autres sources de données, d'instruments sur place (machine to machine ou internet des objets) ou de modèles (par exemple, pour la prévision des inondations ou des incendies), permettent de nombreux autres services liés à la détection des changements ou à l'alerte avancée dans le cas de catastrophes naturelles, par exemple. Mais pas seulement.

C'est aussi vrai pour les villes en bord de mer qui sont confrontées à la montée des eaux qui modifie le trait de côte. Une surveillance de ce trait de côte et une cartographie de la montée de eaux depuis l'espace sont nécessaires pour adapter au mieux les politiques d'aménagements et d'urbanisation. Mais ce n'est pas suffisant. Des modèles numériques de terrain et des algorithmes de ruissellement des eaux sont également utiles pour voir comment vont être impactés les bâtiments par exemple. Autre exemple, avec des instruments infrarouge, d'autres satellites sont capables de voir des îlots de chaleur au sein des villes. Couplés à des modèles climatiques, il est possible de faire des projections à échéance de 10 à 15 ans de façon à mieux aménager les espaces de vie mais aussi d'identifier les bâtiments à rénover en priorité. En effet, les bâtiments climatisés ont une consommation énergétique importante et la climatisation intérieure des bâtiments rejette des calories à l'extérieur.

Les épidémies liées aux moustiques sont aussi surveillées et anticipées depuis l'espace. En France, il existe un projet qui vise à produire pour les agences régionales de santé une cartographie de prévision des moustiques et de la maladie, et donc de permettre d'agir préventivement sur les lieux de gestation des moustiques.

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