Les satellites et le Covid-19

L’utilisation des satellites pour le quotidien de chacun est bien souvent connue pour les usages « grand public » comme la télévision, les télécommunications, le positionnement par satellites, les prévisions météorologiques, … Mais dans le cadre de la crise sanitaire actuelle du Covid-19, les satellites se révèlent nécessaires à certaines organisations pour des utilisations moins connues.

Les satellites permettent de prendre du recul et surtout collectent des données sur le long terme qui permettent de suivre par exemple la fonte rapide des glaces en Antarctique, de découvrir des trous d’ozone inhabituels dans l’atmosphère, de cartographier les incendies de forêt et de surveiller la pollution atmosphérique.

L’Agence Spatiale Européenne est le leader mondial de l’observation de la Terre par satellites.

Copernicus, le programme européen au service de la Terre

Copernicus est un programme de la Commission Européenne en 3 parties : une composante spatiale déléguée à l’ESA, des données recueillies in situ et des services qui seront proposés par différents organismes européens ou industriels par délégation.

La partie spatiale de Copernicus

Pour la partie spatiale, dont l’architecte est l’ESA, le programme repose sur une constellation de satellites dont les satellites ou les instruments Sentinel :

  • 3 satellites Sentinel 1 pour faire de l’imagerie radar.
  • 3 satellites Sentinel 2, pour de l’imagerie optique multi-spectrale
  • 3 satellites Sentinel 3, pour des mesures topographiques et de température de la surface des océans
  • Sentinel 4 : un instrument spectromètre à bord du satellite Meteosat Troisième Génération (MTG)
  • Sentinel 5 : un instrument spectromètre à bord du satellite MetOp Seconde Génération (MetopSG)
  • Sentinel 5P : un satellite qui va prendre le relais d’Envisat (mission terminée en 2012) pour la surveillance de l’évolution du trou de la couche d’ozone et de la pollution troposphérique
  • Sentinel 6 : un satellite d’altimétrie, dans la continuité des satellites Jason

[plaquette complète en anglais]

La famille des missions Sentinel (Crédit ESA)

En plus des Sentinel, Copernicus s’appuie également sur les données d’autres satellites d’observation de la Terre comme Aeolus, Meteosat, ou Pléiades.

Missions d’observation de la Terre développées par l’ESA (crédit ESA)

La pollution de l’air en nette baisse en Europe vue de Sentinel-5P

En utilisant les données de l’instrument Tropomi du satellite Sentinel-5P, des scientifiques de l’Institut météorologique royal des Pays-Bas (KNMI) ont surveillé la pollution de l’air en Europe.

Tropomi pour TROPOspheric Monitoring Instrument (instrument de surveillance troposphérique) en orbite depuis octobre 2017 permet de mesurer les niveaux de gaz présents dans l’atmosphère terrestre tels que le méthane, l’ozone, le formaldéhyde, le monoxyde de carbone, le dioxyde de soufre et les aérosols, soit les principaux gaz qui influencent la pollution, le changement climatique et la couche d’ozone.

Le dioxyde d’azote est le produit des centrales électriques, des transports et d’autres installations industrielles.

Les nouvelles images montrent les concentrations de dioxyde d’azote du 13 mars au 13 avril 2020, par rapport aux concentrations moyennes de mars-avril de 2019.

Madrid, Milan et Rome ont connu des baisses d’environ 45%, tandis que Paris a enregistré une baisse spectaculaire de 54%, coïncidant avec les mesures de quarantaine strictes mises en œuvre à travers l’Europe.

Concentrations de dioxyde d’azote en Europe entre le 13 mars et le 13 avril 2020 (crédit données Copernicus Sentinel modifiées (2019-20), traitées par KNMI / ESA)

Ces cartes montrent des concentrations sur une période mensuelle et sont fournies avec une incertitude de 15% qui reflète la variabilité météorologique non prise en compte dans les moyennes mensuelles utilisées. Il faut rappeler que les concentrations de dioxyde d’azote dans notre atmosphère varient considérablement d’un jour à l’autre en raison des fluctuations des émissions et des changements météorologiques locaux, notamment plus importants sur l’Europe du Nord.

Des mesures in-situ et les modèles de chimie atmosphériques permettront d’affiner les données satellitaires.

Mais la température globale du globe continue de grimper

Malheureusement les données enregistrées par les satellites de la NASA notamment, révèlent que les températures moyennes de la surface terrestre ont été bien supérieures aux températures moyennes comparées à une période 1951-1980. Mars 2020 est le 2e mois le plus chaud après mars 2016 depuis 1980 🙁

Carte des anomalies de température moyenne (°C) en mars 2020 par rapport à la période 1951-1980. Remarque: les zones grises signifient des données manquantes. Les données océaniques ne sont pas utilisées sur Terre ni à moins de 100 km d’une station terrestre déclarante. (crédit NASA)

Article complet à lire sur Le Monde : Pas de répit pour le climat durant la Covid-19


Aeolus remplace en partie les avions pour les données météorologiques

Le traffic aérien mondial a considérablement diminué depuis début mars en raison des mesures de confinement en Europe et en Amérique du Nord essentiellement. L’un de ses effets est méconnu : la baisse des données météorologiques.

Habituellement, les avions commerciaux embarquent des capteurs (mesures de la température, de la vitesse du vent et de la direction du vent dans l’atmosphère en dessous de 13 km) qui contribuent aux données pour les prévisions météorologiques.

Les données météorologiques issues des avions commerciaux ont chuté de 90% entre mars et avril 2020 d’après le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF – European Centre for Medium-Range Weather Forecasts).

Décompte des données météorologiques issues des avions reçues au CEPMMT du 3 mars au 14 avril 2020 (crédit ECMWF)

Le satellite Aeolus de l’ESA en orbite depuis août 2018 mesure les profils de vent sur toute la planète à 320 km d’altitude.

Il utilise la technologie laser à bord d’un Lidar (détection et télémétrie par lumière et effet Doppler) pour sonder l’atmosphère avec des impulsions laser en UV et recueille, grâce à un télescope de 1,5 m de diamètre, la lumière rétro-diffusée qui est ensuite analysée à bord par des récepteurs ultrasensibles, dans le but de déterminer l’effet Doppler des diverses couches atmosphériques à différentes altitudes.

Principe de fonctionnement d’Aelus de l’ESA (crédit Nature)

Malgré le nombre d’observations habituellement plus faibles du satellite, son taux de revisite d’une zone est de 7 jours, les données d’Aeolus permettent à ce jour de compenser une partie des données absentes provenant des avions :

Impact des données des avions et d’Aeolus dans les prévisions de l’ECMWF avant et après la réduction du trafic aérien liée au COVID-19. Le FSOI (Sensitivity to Observation Influence) mesure l’influence de divers systèmes d’observation sur la qualité des prévisions météorologiques numériques de l’ECMWF. La figure montre l’impact total [MJ / kg] des données des avions et des données d’Aeolus pendant deux semaines avant et après la réduction des données des avions due au COVID-19. L’impact d’Aeolus a augmenté de 23% (crédit ECMWF)

La cartographie par satellites pour aider les secours à se mettre en place

Voici un exemple d’utilisation des satellites en temps de crise.

L’Italie, plus précisément son département italien de la protection civile, a activé le 5 avril le système Copernicus EMS Rapid Mapping pour les aider à cartographier les établissements de santé ainsi que les espaces publics pour la ville de Turin afin de comprendre clairement les activités pendant l’urgence du coronavirus. Cette activation coïncidait avec le déploiement de médecins européens dans la région par le mécanisme de protection civile de l’Union Européenne.

Cette première zone de cartographie a permis d’observer au fil du temps les lieux de rassemblement publics tels que les marchés de rue et les parcs, ainsi que les établissements de santé temporaires tels que les tentes et les installations de triage à côté des hôpitaux. L’objectif était de fournir à la protection civile des preuves à l’appui du processus décisionnel en rapport avec l’urgence COVID-19. 

L’image ci-dessous, produite et annotée par le service de gestion des urgences de l’UE, montre Turin depuis l’espace, avec les zones en surbrillance violette marquant les hôpitaux et autres installations médicales. Les sections en vert clair montrent des zones sportives et récréatives à travers la ville et les taches turquoise sont des marchés en plein air. Une telle cartographie pourrait aider les autorités locales à identifier les zones à risque de transmission

Carte générale du produit de délimitation (Copernicus EMS © 2020 EU, [EMSR433: AOI 01 Turin: produit de délimitation].

Le 9 avril, un produit de délimitation a été publié à partir d’une image d’une résolution de 50 cm acquise par le satellite Pléiades. Il montre les changements observés sur les marchés en plein air et l’emplacement des établissements de santé temporaires. 

Exemples visuels des premiers produits EMSR433: orthophoto gauche du 30.6.2018 et image Pléiades droite du 7.4.2020 avec les informations extraites (Copernicus EMS © 2020 EU)

Les satellites pour suivre l’évolution du Covid-19

Un exemple de l’utilisation des satellites pour le suivi de l’évolution du Covid-19.

Des recherches récentes suggèrent que la propagation du nouveau coronavirus (SARS-CoV-2) pourrait être affectée par la température et l’humidité

Le Copernicus Climate Change Service (C3S) fournit des données historiques, actuelles et futures sur la température et l’humidité jusqu’à une résolution de 12 kilomètres au-dessus du sol.  B-Open, une entreprise experte en logiciels environnement a développé une application qui cartographie la mortalité du Covid-19 par rapport aux données de température et d’humidité. Cette application permet aux autorités sanitaires et aux centres d’épidémiologie d’explorer l’hypothèse selon laquelle la température et l’humidité pourraient affecter la propagation du coronavirus.

Capture d’écran de l’application, montrant les mortalités COVID-19 et la température mondiale pour mars 2020. Les zones blanches montrent les régions où les conditions climatiques sont considérées comme plus propices à la propagation du coronavirus (crédit C3S)
Capture d’écran de l’application, montrant les mortalités COVID-19 et l’humidité mondiale pour mars 2020. Les zones blanches montrent les régions où les conditions climatiques sont considérées comme plus propices à la propagation du coronavirus (crédit C3S)

L’application montre également comment la température et l’humidité dans le monde sont susceptibles de changer au cours des prochains mois, sur la base de données C3S remontant à vingt ans. Cela lui permet d’être utilisé pour identifier où des conditions qui sont climatiquement appropriées ou inadaptées à la propagation du coronavirus sont susceptibles de se produire dans un proche avenir.


Des données accessibles à tous

Les données satellitaires ne sont pas réservées aux entreprises et organismes d’état. Beaucoup de données sont accessibles à tous.

Par exemple, l’ONU met à disposition un ensemble de données (cartes, articles, données situtationnelles, …) relatives à la pandémie du COVID19 sur son site SPIDER, pour Space-based Information for Disaster Management and Emergency Response (exploitation de l’information d’origine spatiale aux fins de la gestion des catastrophes et des interventions d’urgence).

On y trouve différents exemples de contributions des technologies spatiales à la lutte contre la maladie qui sont publiés par des organismes gouvernementaux, des organisations internationales et régionales, des universités, la société civile et le secteur privé. Et l’Europe en est un des contributaires majeurs, avec son système Copernicus.


Sources principales de l’article :

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1 Comment

  1. NB : certes, la pollution atmosphérique a fortement diminué en mars-avril 2020 par rapport à la même période de 2019 mais elle va augmenter à nouveau tout aussi fortement, en tout cas en France (ou ce qu’il en reste), pour la bonne raison que le gouvernement nous invente chaque jour une nouvelle usine à gaz. Il est vrai que ses prédécesseurs n’étaient pas en reste, et ce depuis des siècles. C’est pourquoi, avant de postuler un poste dans l’administration, il fallait bien connaître la différence entre le butane et le propane.

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