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Observation de la Terre

EarthCare : l’Europe spatiale et le Japon ensemble pour découvrir le rôle des nuages et des aérosols sur le climat

EarthCare, l’une des plus complexes missions d’observation du climat terrestre du programme européen Earth Explorer, a décollé le 29 mai de la base de Vandenberg en Californie à bord d’une Falcon 9.

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Décollage Falcon 9 / EarthCare le 29/05/24 (via ESA)
Séparation de EarthCare du second étage Falcon 9 (crédit live ESA)

EarthCare pour Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer (Explorateur des rayonnements, des nuages et des aérosols de la Terre) a été développé au sein d’une coppération entre l’ESA et la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). EarthCare a le surnom de Hakuryu (dragon blanc) en japonais. En mythologie japonaise, les dragons régissent l’eau et volent dans le ciel, un parallèle approprié pour une mission qui étudie les nuages et les aérosols.

C’est une mission importante autour du rôle que jouent les nuages et les aérosols dans la régulation du fragile équilibre de la température terrestre.

Les nuages réfléchissent l’énergie solaire entrante vers l’espace, mais ils piègent également l’énergie infrarouge sortante. Il en résulte un effet de refroidissement ou de réchauffement. Les aérosols influencent le cycle de vie et la composition des nuages et contribuent donc indirectement à leur effet radiatif, ce qui rend encore plus complexe le rôle des nuages dans le système climatique. Ainsi, bien que l’on sache que les nuages et les aérosols jouent un rôle déterminant dans le réchauffement climatique, ils restent de nombreuses questions sur la relatione ntre nuages, aérolsols et rayonnements et donc comment l’atmosphère régit le système climatique. EarthCare devrait aider les scientifiques à mieux comprendre ces phénomènes complexes.

L’équilibre délicat du bilan radiatif est un facteur clé dans la régulation du climat de la Terre : le bilan intègre presque tous les processus physiques affectant le climat de la Terre. Le bilan radiatif fait référence à l’équilibre entre le rayonnement solaire entrant du Soleil et le rayonnement thermique sortant émis par la Terre. Cet équilibre est crucial pour maintenir une température relativement stable sur notre planète et est influencé par divers facteurs, notamment les nuages, les aérosols, les gaz à effet de serre et les propriétés de la surface (crédit ESA)

Un satellite avec 4 instruments

Le satellite de 2,3 tonnes au décollage a été construit par Airbus Space. Il va fonctionner sur une orbite héliosynchrone polaire à 400 km d’altitude, au minimum pendant 3 ans. Il possède un seul panneau solaire, de 21 m².

EarthCare avant son départ en campagne de lancement chez Airbus Space en Allemagne avec l’ouverture de l’antenne radar de CPR (crédit ESA)

EarthCare emporte 4 instruments différents pour sa mission qui agiront de façon synchronisée :

Cloud Profiling Radar (CPR) : un radar de profilage des nuages qui permet à EarthCARE d’observer la structure interne des nuages grâce des mesures Doppler. Ce radar est essentiel pour étudier les processus nuageux, tels que la formation et la dissipation des nuages, et fournit des données précieuses pour améliorer les modèles météorologiques et climatiques.

L’instrument CPR (crédit JAXA NICT)

ATLID (ATmospheric LIDar) : un lidar atmosphérique avancé (détection et télémétrie de la lumière) conçu pour mesurer le profil vertical des aérosols et des nuages ​​dans l’atmosphère terrestre le long de la trajectoire d’EarthCARE.

Les composants du télescope ATLID (crédit AIRBUS/ESA)
ATLID en fin d’intégration (crédit AIRBUS)

Un imageur multispectral MSI (Multi-Spectral Imager) qui offre un champ de vision beaucoup plus large qu’ATLID et CPR pour donner un contexte aux mesures de profil.

Schéma de principe de MSI (crédit ESA)

Un radiomètre à large bande BBR (Broad-Band Radiometer) qui mesure les flux radiatifs au sommet de l’atmosphère terrestre. Lorsque le satellite se déplace le long de son orbite, le radiomètre observe l’atmosphère dans trois directions, ce qui lui permet de quantifier avec précision la quantité de rayonnement solaire réfléchi et le rayonnement thermique sortant émis par la Terre.

Schéma de prinicpe de BBR (crédit ESA)

L’imageur multispectral différenciera les types de nuages, tandis que le lidar atmosphérique indiquera l’altitude du sommet des nuages. Le radar de profilage des nuages (CPR) fourni par la JAXA pénétrera dans tous les nuages, sauf les plus épais, mais dans les ouragans, pour donner un aperçu détaillé de leur structure et de leur contenu, de la manière dont ils se forment et se dissipent, et peuvent repérer la pluie et la bruine légères, ainsi que la façon dont elles se déplacent verticalement.

EarthCare devrait être également en mesure de détecter les nuages de criquets, de pollens ou autres particules biologiques en masse dans l’atmosphère terrestre.

Les données d’EarthCare devraient également améliorer considérablement les modèles atmosphériques. De tels modèles sont importants pour les prévisions météorologiques, qui fonctionnent en combinant un grand nombre d’observations, provenant principalement des satellites, avec un modèle atmosphérique. EarthCare devrait donc aider à de meilleures prévisions de la température, du vent et des précipitations, à suite des améliorations apportées grâce au satellite Aeolus qui emportait un lidar similaire.

Comme pour la plupart des satellites européennes, les données EarthCARE sont gratuites et ouvertes, ce qui permet aux scientifiques et aux services de les utiliser pour construire des données d’enregistrements climatiques en les combinant avec celles d’autres missions, ou en intégrant les données pour développer et améliorer des applications.

Pour en savoir plus, le site de la mission, le kit media.

Image à la une : EarthCare avant la mise sous coiffe (crédit SpaceX) , illustration des mesures et logo de la mission (crédit ESA)

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2 réflexions sur “EarthCare : l’Europe spatiale et le Japon ensemble pour découvrir le rôle des nuages et des aérosols sur le climat

  • bernard DARRE

    Curieuse Union Européenne qui entretient à grands frais une base de lancement idéalement placée à Kourou, un lanceur qui va bien et qui fait décoller ses satellites de Californie sur une fusée étasunienne !

    Répondre
    • Cela fait plus d’un an qu’il n’y a plus de lanceurs disponibles à Kourou : Ariane 5 c’est fini, Vega est en fin de vie (plus qu’un lancement) et Vega C est en cours de redesign de son moteur de son 2e étage suite à l’échec de décembre 2022.

      Répondre

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