Vue d'artiste du satellite d'observation de la Terre Cristal. Réalisé par Airbus et Thales Alenia Space, ce satellite aura pour principaux objectifs la topographie des glaces et des neiges polaires. © Airbus
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Observation de la Terre : un nouveau satellite pour mieux comprendre la cryosphère

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Avec Cristal, l'Agence spatiale européenne dote le programme Copernicus d'observation de la Terre d'une nouvelle famille Sentinel. Cette mission sera lancée en 2027. Elle est dédiée à la surveillance de la cryosphère afin de pouvoir évaluer, prévoir et s'adapter à la variabilité du climat et à son évolution, et garantira la continuité des données de Cryosat-2. Une continuité des données d'autant plus importante que les régions polaires ont une réelle influence sur les modèles climatiques au niveau mondial.

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En 2027, l'Agence spatiale européenne lancera un satellite d'observation de la Terre dont le développement et la construction ont été décidés aujourd'hui. Cette mission, Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter, connue sous le nom de Cristal, sera réalisée par Airbus Defence and Space et Thales Alenia Space. Elle garantira la continuité des mesures réalisées par le satellite Cryosat 2 de l'ESA, essentielle pour assurer un suivi précis et sur la durée de la surveillance des glaces et la topographie des glaces et des neiges polaires. Il faut comprendre qu'une rupture dans la continuité et la disponibilité des données crée, pour les scientifiques, des incertitudes qui nuisent aux résultats et pénalisent fortement les modèles de prédiction du changement climatique.

Le satellite Cristal embarquera, pour la première fois pour une mission polaire, un altimètre radar bifréquence ainsi qu'un radiomètre à micro-ondes. Ils mesureront et surveilleront l'épaisseur des glaces de mer, l'épaisseur de neige qui la recouvre, et l'élévation des calottes polaires.

La mission Cristal contribuera à une meilleure compréhension des processus climatiques. © ESA

Un altimètre à la pointe de la technologie

Pour mesurer et surveiller l'épaisseur de la glace de mer et de la neige sus-jacente, Cristal utilisera un altimètre radar bifréquence en bandes Ku et Ka, baptisé Iris (Interferometric Radar Altimeter for Ice and Snow). Il sera fourni par Thales Alenia Space (TAS) spécialiste mondial en altimétrie spatiale. Depuis le lancement du premier altimètre français à bord de Topex-Poseidon (1992-2005), les altimètres de TAS équipent la plupart des satellites altimétriques dans le monde avec une précision en constante amélioration en matière de performances techniques et scientifiques. Ce futur altimètre Iris n'échappe pas à cette règle.

Iris améliorera considérablement la précision de mesure de son prédécesseur Siral-2 (un altimètre uniquement en bande Ku, actuellement à bord du satellite CryoSat), grâce à son fonctionnement bifréquence et en ajoutant la mesure de la hauteur de la surface de la mer aux objectifs de la mission. Non seulement la résolution sera augmentée de 36 %, mais l'altimètre sera capable de réaliser des mesures inédites de différenciation et d'estimation du volume des neiges et des glaces.

La mission Cristal, qui a une portée mondiale, est essentielle pour mieux comprendre et surveiller le climat terrestre dans un contexte de changement climatique rapide. Comme le souligne Hervé Derrey, président-directeur général de Thales Alenia Space, les « régions polaires ont une réelle influence sur les modèles climatiques au niveau mondial, sur la circulation thermohaline et sur le bilan énergétique planétaire. Un programme à long terme de surveillance de la topographie des glaces polaires, des océans et des neiges est donc du plus grand intérêt à la fois pour la communauté d'utilisateurs opérationnels et les scientifiques de l'Arctique mais aussi pour les mesures réalisées dans l'Antarctique ».

Cette mission est la seconde d'une série de six nouvelles missions candidates dans le cadre du programme européen Copernicus d'observation de la Terre. En juillet, l'ESA avait signé le contrat de développement et de construction de deux satellites CO2M (Copernicus Carbon Dioxide Monitoring mission), ou Sentinel 7. Le premier des deux satellites sera lancé en 2025. Il aura pour mission la surveillance du CO2 produit par l'activité humaine.

Pour en savoir plus sur les paramètres géophysiques mesurés par la mission Cristal (source ESA) :

  1.  Les paramètres des glaces flottantes, incluant l'étendue, la concentration, l'épaisseur et le type et la vitesse de dérive de la glace de mer, la distribution de la glace de mer mince, la détection des icebergs, leur changement de volume et leur dérive, l'épaisseur et l'étendue des plateaux de glace. Ces paramètres sont essentiels aux services opérationnels (navigation, opérations maritimes) ainsi qu'à la modélisation du climat.
  2. Les paramètres des glaciers, calottes et nappes glaciaires, incluant l'étendue, le front de vêlage, la ligne d'ancrage et l'élévation de la surface et le changement d'élévation de la surface, la vitesse de surface, le bilan de masse et le changement de masse et l'étendue de la fonte. Ces paramètres sont essentiels pour suivre l'évolution du changement climatique et de l'élévation du niveau de la mer.
  3. Les paramètres du niveau des mers et d'anomalie du niveau des mers sont des paramètres essentiels pour la circulation océanique à grande et méso-échelle, sa variation et les courants ainsi que pour les prévisions marines.
  4. La température de la surface de la mer par tous les temps pour la modélisation du climat, l'analyse à méso-échelle, les prévisions océaniques et comme indicateur du changement climatique.
  5. L'albédo de surface, facteur déterminant de l'équilibre énergétique entre l'atmosphère et la surface, est crucial pour de nombreux domaines d'applications, notamment le climat, la météorologie, la modélisation numérique de la météo, l'hydrologie, etc.
  6. L'eau douce de surface (ruissellement et débit des rivières, épaisseur des glaces des rivières et des lacs) en tant que ressources importantes pour l'approvisionnement en eau des populations ainsi que pour les activités de transport et l'impact sur les changements océaniques / la modélisation du climat.
  7. La neige (étendue, fraction et équivalence en eau, étendue de la fonte) importante pour de nombreuses applications en hydrologie, météorologie, gestion de l'eau et modélisation du climat.
  8. Le permafrost ou pergélisol (surveillance de son étendue et de sa fraction, de sa topographie et de sa déformation) est important pour les activités opérationnelles (transport, construction et mouvement des sols) et est un indicateur du changement climatique.
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