Avec MTG-S1 et METOP-SG-A1, l’Europe se dote de 2 satellites de nouvelle génération pour la météorologie
L’organisation européenne pour l’exploitation de satellites météorologiques, EUMETSAT, a commencé le déploiement de ses satellites météorologiques géostationnaires de nouvelle génération pour l’amélioration des prévisions météorologiques, de la composition atmosphérique et du suivi climatique.
Après le lancement d’un premier satellite MTG-I en décembre 2022 (devenu Meteosat-12 après sa mise en opérations), c’est en 2025 que le déploiement s’est intensifié avec les lancements successifs de MTG-S1 et METOP SG-A1 en juillet et août.
Ces satellites de nouvelle génération vont permettre une meilleure prédiction des évènements météorologiques dont les phénomènes extrêmes engendrent des millions d’euros de pertes matérielles et aussi des pertes humaines (inondations, tempêtes, sécheresse,…) et de suivre l’évolution du climat.
MetOp, en orbite terrestre basse, offre des données mondiales et régionales détaillées, tandis que MTG, en orbite géostationnaire, fournit des observations fréquentes et en temps réel de la même zone.
Deux briques supplémentaires pour le programme européen Copernicus
Les 2 satellites intègrent des instruments Sentinel du programme européen Copernicus pour soutenir le service de surveillance de l’atmosphère pour des prévisions rapides. Sentinel-4 sur MTG-S1 complétera la mission Sentinel-5 sur METOP-SG-A1 et le satellite Sentinel-5P, qui fournissent des observations quotidiennes de la Terre depuis leurs orbites polaires.
Les satellites Sentinel sont développés sous la responsabilité de l’Agence spatiale européenne (ESA). Ils font partie du programme européen COPERNICUS, un projet financé par la Commission Européenne. Ce programme permet à l’Union Européenne d’avoir un accès continu, indépendant et fiable aux données et informations résultant de l’observation de la Terre par les satellites Sentinel.
Les satellites Sentinel-1 fournissent des images radar, tandis que les Sentinel-2A et Sentinel-2B fournissent de l’imagerie optique multispectrale. Les Sentinel-3A et Sentinel-3B font des mesures topographiques et de température de la surface des océans, Sentinel-5P aide à la surveillance de l’évolution du trou de la couche d’ozone et de la pollution troposphérique et Sentinel-6 est une mission de topographie des océans essentielle dans le contexte du changement climatique.
Copernicus est le programme le plus performant au monde, fournissant aux autorités publiques, aux entreprises et à tous citoyens, des données et des services d’observation de la Terre continus, gratuits et fiables, pour l’étude des océans, des terres émergées, de l’atmosphère, afin de mieux anticiper les changements climatiques et gérer les catastrophes environnementales. De nombreuses applications sont développées à partir de ces données et ont des retombées concrètes. [À découvrir dans cette brochure].
Un second satellite Meteosat Troisième Génération : MTG-S1
La flotte Meteosat Troisième Génération (MTG) est composée de 4 satellites d’imagerie (MTG-I) et de deux satellites de sondage (MTG-S, S pour Sounder).
MTG-S1 vient d’être lancé le 1er juillet par une Falcon 9. Depuis une orbite géostationnaire à 36 000 km de la Terre, le satellite MTG-S1 va permettre d’améliorer les prévisions météorologiques immédiates comme la prévision de tempêtes en évolution rapide, mais aussi améliorer les modèles numériques mondiaux de prévisions (NWP, Numerical Weather Prediction) pour produire des prévisions météorologiques à court et moyen terme (jusqu’à 10–15 jours) de l’état de l’atmosphère.
Les satellites MTG sont stabilisés sur trois axes, contrairement aux deux générations précédentes de Meteosat qui étaient stabilisées en rotation (spin), et transportent chacun deux ensembles d’instruments de télédétection. Ainsi, en plus d’assurer la continuité des données avec les satellites, ils vont participer à une meilleure connaissance de l’atmosphère terrestre et à l’amélioration des prévisions météorologiques.
Les systèmes de satellites géostationnaires offrent la possibilité de surveiller le système terrestre en continu avec une fréquence temporelle élevée, ce qui est essentiel pour surveiller des phénomènes en évolution rapide comme les catastrophes naturelles : les éruptions volcaniques et la surveillance des nuages de cendres volcaniques, les nuages de poussières provenant des déserts, les grands incendies ou les inondations. Les satellites géostationnaires contribuent également à la surveillance du climat.
Deux missions atmosphériques sur un satellite
Les charges utiles des satellites MTG-S sont un sondeur infrarouge hyperspectral (IRS) et un spectromètre ultraviolet, visible et proche infrarouge (UVN) haute résolution ou Sentinel-4/UVN, fournis par la Commission européenne.
L’instrument IRS sur MTG-S est le premier instrument européen de sondage hyperspectral sur un satellite géostationnaire offrant une couverture complète du disque terrestre. L’IRS fournira des profils de température et d’humidité à différentes altitudes au-dessus de l’Europe toutes les 30 minutes. La couverture spectrale de l’IRS fournira des informations opérationnelles toutes les 60 minutes sur le monoxyde de carbone et l’ozone ainsi que des informations sur le dioxyde de soufre (par exemple, provenant d’éruptions volcaniques) et l’ammoniac en Europe et en Afrique, toutes utiles pour les prévisions de la qualité de l’air et la surveillance de la composition atmosphérique et complétant ainsi les observations Sentinel-4/UVN.
L’objectif principal de la mission Sentinel-4/UVN est de surveiller la qualité de l’air, avec des données sur l’ozone, le dioxyde d’azote, le dioxyde de soufre, le formaldéhyde et les aérosols au-dessus de l’Europe avec des observations horaires en appui au service de surveillance de l’atmosphère Copernicus (CAMS) à haute résolution spatiale et avec un temps de revisite fréquent. L’instrument observe uniquement la zone au-dessus de l’Europe et de l’Atlantique Nord.
Sentinel-4 est la contribution de l’Union européenne à la constellation mondiale de capteurs géostationnaires de qualité de l’air. Il fonctionnera aux côtés du capteur coréen Gems, qui observe la pollution de l’air en Asie, et du capteur Tempo de la NASA, qui mesure la pollution de l’air en Amérique du Nord.
L’ESA est responsable du développement et de la fourniture du satellite MTG-S et de l’instrument Sentinel-4/UVN. Le maître d’œuvre de Sentinel-4 est Airbus Defence and Space. Thales Alenia Space est le maître d’œuvre de la mission MTG globale, OHB Systems est responsable de la fabrication des MTG-S.
EUMETSAT assume la responsabilité de l’exploitation des satellites MTG et de Sentinel-4 ainsi que du traitement opérationnel, de la livraison et de la gestion des données de l’instrument.
Les satellites MTG-S sont conçus pour fournir 15,5 ans de service opérationnel. Lorsque les trois satellites MTG seront opérationnels, la mission devrait produire au moins 50 fois plus de données que les prédécesseurs Meteosat Second Generation (MSG).
METOP Second Generation : 6 satellites pour les prévisions météo en temps réel
Passager du troisième vol Ariane 6 qui a décollé le 13 août, METOP-SG-A1 va assurer la continuité des observations mondiales depuis l’orbite polaire et améliorera la précision des prévisions météorologiques et la connaissance de l’atmosphère et de l’évolution du climat.
Metop-SG-A1 est le premier de 6 satellites METOP de seconde génération : 3 satellites type A et 3 de type B qui emportent des instruments différents mais complémentaires conçus pour fournir des données essentielles à la prévision météorologique, à la prévision de tempêtes et à la surveillance du climat. Ces données alimenteront également un large éventail de services et applications temps réel comme les prévisions immédiates aux hautes latitudes, la météorologie marine et océanographie opérationnelle, l’hydrologie opérationnelle et la surveillance de la qualité de l’air.
Un satellite de chaque série sera mis sur orbite tous les 7 ans.
Les données météorologiques qui seront recueillies par les 2 types de satellites sont :
- Les profils verticaux de température et d’humidité, même dans les cas nuageux
- Les vecteurs de vent de la troposphère dans les régions polaires
- Les propriétés optiques et physiques des nuages et des aérosols, dont les cendres volcaniques
- Les profils verticaux de nombreux gaz atmosphériques
- Les températures de surface de la mer, les vecteurs de vent de surface de l’océan et les glaces de mer
- Les précipitations, humidité du sol et couverture neigeuse
- Les paramètres de surface terrestre, incendie
- La teneur en électrons de l’ionosphère
Le Système mondial d’observation du climat (SMOC), qui a été créé pour garantir que les observations nécessaires pour traiter les questions liées au climat soient facilement accessibles à toutes les parties intéressées, spécifie un total de 54 variables climatiques essentielles , dont environ 60 % peuvent être traitées par des données satellitaires. Les satellites METOP-SG vont y contribuer avec de nombreuses données.
Le premier sur orbite : METOP-SG-A1
La charge utile de Metop-SGA1 inclut un interféromètre de sondage atmosphérique dans l’infrarouge de nouvelle génération IASI-NG, un imageur dans le visible et l’infrarouge METimage, un sondeur à micro-ondes MWS, un instrument de sondage par radio-occultation RO, et un imageur multi-vues, multicanal et multi-polarisation (3MI). Ce dernier, totalement nouveau, a été conçu pour améliorer la surveillance des propriétés des aérosols et des nuages.
IASI-NG, un instrument ultra-performant
IASI-NG est la nouvelle génération d’instrument développé initialement par le CNES et dont le développement a été repris par Airbus Space. L’instrument IASI-NG assurera la continuité du suivi temporel de la composition chimique atmosphérique, particulièrement pour le dioxyde de carbone, prenant la relève des instruments IASI déployés sur les trois satellites METOP-A depuis 18 ans. IASI est la référence mondiale dans l’infrarouge pour la précision et la stabilité de ses mesures. La sensibilité de détection de IASI-NG devrait être 2 fois supérieure à celle de son prédécesseur, et son niveau de bruit 2 fois plus bas. Cela permettra de mesurer des différences de concentrations des gaz à effet de serre.
Cela est possible grâce à la première implémentation d’un interféromètre de Mertz pour une mission spatiale. L’interféromètre de Michelson est associé à une compensation des effets de champ par introduction d’une lame d’indice (d’épaisseur) variable corrélée avec la différence de marche.
Les données IASI-NG sont produites grâce au logiciel de traitements des données développé par le CNES et opéré par EUMETSAT dans le centre de mission EPS-SG (EUMETSAT Polar System Second Generation). Ces traitements ont pour but d’élaborer la signature spectrale de l’atmosphère dans l’infrarouge à partir de données brutes de l’instrument. Ces données (1 300 000 spectres par jour) sont transmises aux utilisateurs, comme les centres météorologiques, dans un délai maximum de 120 minutes après enregistrement de la mesure à bord du satellite.
Sentinel-5 embarqué pour des mesures de la composition atmosphérique
Le satellite embarque également l’instrument Sentinel-5, un sondeur dans l’ultraviolet, le visible et l’infrarouge à courte longueur d’onde, qui fournira des mesures détaillées de la composition atmosphérique et des gaz présents à l’état de traces dans l’atmosphère.
En détectant les ondes lumineuses à travers sept bandes spectrales, l’instrument peut différencier 1 000 fois plus de couleurs que l’œil humain. Cela permet à Sentinel-5 de détecter la pollution et les substances nocives dans l’atmosphère que nous ne pouvons pas voir, sur toute la surface du globe. La mission fournit des données sur la composition de l’atmosphère terrestre, et comment elle évolue sur au quotidien. Le spectromètre observe l’ozone, le dioxyde d’azote et le dioxyde de soufre, le formaldéhyde, le monoxyde de carbone et le méthane, ainsi que les aérosols et mesure l’indice UV. La mission fournira également des données sur la répartition verticale de plusieurs de ses composants, offrant une vue tridimensionnelle. Il peut indiquer quand nous sommes le plus exposés au risque de coup de soleil dû aux rayonnements ultraviolets et peut détecter les émissions de gaz à effet de serre telles que le méthane.
Les satellites Metop de seconde génération ont été développés via des partenariats entre EUMETSAT et l’Agence spatiale européenne, le programme Copernicus de l’Union européenne, le Centre national d’études spatiales (CNES) français, le Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR) et un consortium industriel dirigé par Airbus Defence and Space.
Pour compléter :
Sources : ESA, Meteosat Third Generation (MTG): Continuation and Innovation of Observations from Geostationary Orbit, Kit de presse Sentinel-5 et interviews lors de 2 visites de METOP-SG-A1 en cours de fabrication chez Airbus Space à Toulouse.
Crédit images de couverture : ESA/Mlabspace
