Ils s’appellent Sentinel, Pléiades ou Jason, et scrutent avec toujours plus d’acuité la surface de la Terre. Réchauffement climatique, CO2, pollution, élévation du niveau de la mer, les satellites sont désormais les outils indispensables pour évaluer notre impact sur la planète, et pour tenter de les réguler.

« Les données satellitaires représentent une véritable révolution dans notre compréhension du système climatique », expliquait récemment Jean Jouzel, climatologue au Commissariat à l’énergie atomique (CEA). Car il ne s’agit pas seulement de poser des thermomètres sur la planète pour comprendre que le climat se réchauffe ni de fournir des cartes météorologiques.Depuis les années 60, l’observation de la Terre a permis d’accumuler une incroyable somme de connaissances sur sa météorologie, de réaliser une cartographie d’une précision redoutable et depuis quelques dizaines d’années de scruter plus précisément l’impact de l’homme sur son environnement direct, et ce quasiment en temps réel.

Observer les océans, c’est comprendre la Terre
En matière de climat, l’exemple le plus marquant des données essentielles à la connaissance demeure l’élévation du niveau des mers, étudiée de longue date par la communauté scientifique. L’altimétrie satellitaire permet en effet de mesurer les reliefs des océans de manière ininterrompue par des satellites de plus en plus performants et polyvalents.
Depuis 1992, le satellite Topex-Poseidon a permis d’étudier les évolutions de hauteur d’eau (de l’ordre du centimètre) tout comme les courants marins. Le suivi du phénomène El Niño, ce courant chaud qui perturbe de manière importante la météo du Pacifique Sud avec des conséquences terrestres importantes, en est un exemple le plus connu.
Cette base de données constituée de façon continue depuis 24 ans a notamment permis de montrer que le niveau des océans monte chaque année de 3,2 mm en moyenne. Mais aussi d’en comprendre peu ou prou les ressorts. Des résultats jugés si importants pour la recherche que ce programme s’est poursuivi avec une nouvelle génération de satellites, la famille des Jason 1, 2 et maintenant 3, le dernier lancé en janvier 2016. Avec lui, la mesure des niveaux d’eau est faite en temps réel ou presque. Au fur et à mesure de leurs évolutions techniques, les Jason ont acquis de nouvelles compétences. Ils mesurent aujourd’hui les vents de surface, les températures à fleur d’eau, la hauteur de la houle, la salinité des eaux… De quoi passer de la recherche fondamentale à la recherche appliquée. Ces données aident les météorologues à prévoir les saisons cycloniques, mais aussi les marins pêcheurs dans leurs déplacements. Bientôt, ils évalueront les quantités de plancton présentes dans les eaux marines, mais aussi celles des déchets plastiques, si dommageables à l’éco-sytsème marin.
À compter de 2020, les chercheurs devraient pouvoir compter sur SWOT (Surface water & ocean topography), un satellite financé par la Nasa et le Cnes qui va « mesurer les hauteurs d’eau (et leurs dérivés spatio-temporels) des lacs, rivières, ruisseaux ou encore les zones inondées. » Une donnée qui pourrait conduire à une meilleure utilisation des stocks d’eau de surface afin d’éviter le décalage croissant entre les besoins des populations et les réserves effectives, mais aussi d’évaluer les risques d’inondations dans les zones sensibles.
« La prochaine étape pour nous va être de quantifier les volumes de gaz à effet de serre rejetés dans l’atmosphère, particulièrement le méthane et le dioxyde de carbone », expliquait début janvier Jean-Yves Le Gall, le président du Cnes. Car ils sont désormais reconnus responsables, pour bonne part, des évolutions de notre climat. Ce sera chose faite, dès 2019 avec les satellites Merlin (Méthane) et Microcarb (Co2). Ils « balayeront la surface du globe terrestre en deux semaines et dresseront de véritables cartes des nuages de méthane et de gaz carbonique, créés par l’activité humaine. » De quoi fournir des données incontestables, par-delà les éléments déclaratifs de chaque pays.

Des satellites utiles au territoire guyanais
Si la majorité de ces satellites partent depuis Kourou, ils reviennent régulièrement au-dessus du territoire et produisent des données utiles à la connaissance et à la gestion des espaces forestiers locaux.
En 2006, l’antenne satellite SEAS offerte à la communauté scientifique installée localement a permis de récupérer des images satellites gratuites avec un accès relativement aisé. « Des images très utiles pour la cartographie du territoire », estime un scientifique local, même si le couvert nuageux du département oblige à de nombreuses prises de vue.
Ces images sont par exemple fort utiles au suivi des exploitations forestières à faible impact par l’Office national des forêts (ONF). Un organisme qui a également un rôle important dans la surveillance de la prolifération des chantiers d’orpaillage illégaux et de leur impact sur les cours d’eau, visibles sur les images satellites de haute précision. Recoupées avec des observations de terrain, ces photographies permettent une vue globale et une mesure de l’évolution du phénomène.
L’antenne captait jusqu’ici essentiellement des images des satellites optiques SPOT (2, 4 puis 5). Mais leur fin de vie oblige aujourd’hui les acquéreurs d’image à se tourner vers d’autres satellites comme les Spot 6 et 7, et les Pléiades 1A/1B.
Ces satellites Pléiades, ont été développés avec une autre philosophie. Plus petits, mais plus véloces, ils fournissent des images très précises et sont « dotés d’une capacité de revisite quotidienne en tout point du globe ». Ce qui permet de mesurer quotidiennement une évolution terrestre. Pléiades a ainsi été utilisé pour fournir des données sur l’étendue de la catastrophe minière de Bento Rodrigues (Brésil) . Inconvénient, ils ont une utilisation mixte civile et militaire, et ne sont donc pas toujours disponibles à la minute. Des images de la Guyane ont toutefois déjà été réalisées. Les organismes comme l’ONF testent en ce moment le calibrage de celles-ci pour entrer dans leur dispositif de monitoring de la forêt.
La station SEAS est aujourd’hui une propriété de la Collectivité Territoriale de Guyane (CTG) qui l’intègre à son programme de Schéma de développement, tout en conservant un comité scientifique ouvert, et ambitionne de fournir des services à un spectre plus large de « clients », en visant par exemple des entreprises internationales intéressées par une exploitation de ressources locales. Mais pour les scientifiques, d’autres types de satellites pourraient être fort utiles.

Observer la forêt pour contrôler son développement et le climat
Dans ce domaine, le projet de satellite Biomass (ESA) sera précieux dès son entrée en service au cours de l’année 2020. Il doit mesurer « une des ressources les plus précieuses de la Terre » : sa biomasse. Car elle permet de déterminer « les stocks de carbone dans les forêts et particulièrement dans les forêts tropicales », insiste Jérôme Chabe, directeur de recherche au CNRS et membre du Laboratoire Évolution et diversité biologique (EDB) de l’université de Toulouse. Ces forêts sont fortement impactées sur la planète par la déforestation dont on connaît encore mal le rôle sur l’évolution du climat. Si on mesure assez facilement les flux de carbone, les données sur les stocks et leur évolution reposent essentiellement sur des déclarations des pays du globe. Biomass doit donc remplir cette mission, à partir d’un radar qui a été notamment mis au point sur la base d’une expérimentation en Guyane, en 2009. Pour l’ESA, Biomass « sera le premier satellite apte à générer une cartographie complète des forêts du globe tous les 35 jours », de quoi affiner les connaissances en temps réel. Les données recueillies permettront aussi de restituer la structure 3D de la forêt. L’avantage de cette technique radar est qu’elle permet une mesure continue, quelles que soient les conditions météorologiques. Une aubaine pour la surveillance de la forêt guyanaise et du plateau des Guyane, qui fait l’objet d’un programme de surveillance international (REDD+) qui vise aussi à valoriser sur le marché mondial du carbone ses réserves. Ce programme ambitionne de pousser les pays de la région à développer de manière responsable et durable leur activité en protégeant leurs forêts.

Copernicus, l’observation globale de la Terre
Héritier du programme de surveillance européen de la Terre GMES, Copernicus est le projet d’avenir de l’Europe. Il intégrera les évolutions du satellite Jason (CS), mais aussi du satellite Sentinel chargé d’observer de manière complète la totalité des terres émergées de la planète, dans plusieurs bandes spectrales. Deux éléments sont déjà en service et fournissent des données très régulières du globe, et ce malgré l’ennuagement de la planète. Sentinel va donc offrir des mesures capables d’accompagner le monitoring des activités agricoles et sylvicoles, de déterminer l’occupation des sols. De quoi également aider à la prévention des catastrophes naturelles. Six types de satellites Sentinel vont à terme couvrir tous les thèmes d’observation de la Terre. Sentinel-3 recueillera des données sur l’environnement maritime, Sentinel-4 et Sentinel-5 se consacreront à l’atmosphère, quand Sentinel-6 étudiera la hausse du niveau des océans à son tour, dans la lignée des mesures de Jason. Une aide à la gestion de la planète qui pourra, par exemple, permettre de savoir si un sol à besoin ou non d’apport en eau, mais aussi évaluer la stabilité des sols et, ainsi, aider à prévenir des glissements de terrain. Près de 5 milliards d’euros ont été alloués par l’Europe au développement de la famille Sentinel sur une durée de 20 ans.
Si l’auscultation de la Terre est une affaire de gros sous, elle permet des retombées indirectes bien supérieures. C’est aussi un instrument de prévision de son évolution climatique qui, à l’avenir, pourrait devenir un point clef des politiques publiques, à l’heure où l’opinion publique semble convaincue que l’avenir de la planète passe par une occupation et une exploitation radicalement différente.

Texte de Jérôme Valette
Images SEAS-Guyane, CNES 2014, Distribution AIRBUS D.S. / Spot Image S .A , Copernicus Sentinel data ( 2015 )/ESA , CNES/LEGOS/CLS/ , 2015 .