Les satellites face aux enjeux de l’eau

Depuis quarante ans, les satellites fournissent des informations pour comprendre le cycle de l’eau. Les données récoltées par les scientifiques s’avèrent cruciales dans la protection des océans, mers, grands lacs et tous les milieux aquatiques.

Publication 19 févr. 2021, 10:13 CET
L'objectif de la mission SWOT est de mesurer des hauteurs d'eau (et de leurs dérivées spatio-temporelles) ...

L'objectif de la mission SWOT est de mesurer des hauteurs d'eau (et de leurs dérivées spatio-temporelles) des fleuves, lacs et zones inondées et des océans. L'altimétrie interférométrique permettra de fournir une image bidimensionnelle avec une résolution horizontale de l'ordre de 50-100 m. Cette technique permet aussi de s'affranchir des problèmes de l'altimétrie conventionnelle, à savoir les problèmes de réflexions parasites dues aux sols secs, à la végétation et au relief.

Photographie de Centre National d'Etudes Spatiales

« Cela fait longtemps que les satellites fournissent des informations sur le cycle de l’eau, dès les satellites SPOT. Il y a 40 ans déjà, nous avions des capacités d’imageurs qui permettaient d’observer l’étendue en eau sur les territoires nationaux et internationaux » affirme Nicolas Picot, chef de projet Sentinel-3 au Centre National d’Études Spatiales (CNES).

Comprendre le cycle de l’eau, l’état et l’évolution des ressources en eau potables, anticiper les risques de sécheresse partout sur la planète et obtenir des images à hautes résolutions, tels sont les enjeux que les missions satellitaires tentent de relever. La gestion quantitative et qualitative durable de l’eau est au cœur des objectifs de Développement Durable à l’horizon 2030, adoptés par les pays membres de l’ONU et des signataires de l’Accord de Paris. Dans ce cadre, le CNES a été missionné pour accompagner le développement des observations des différentes étapes du cycle de l’eau.

À l’origine, l’observation de l’eau par les satellites ne permettait pas d’avoir une vision globale mais fournissait des images tous les six mois environ. L’Agence Spatiale Européenne (ESA) a permis d’inverser la tendance grâce au lancement de la mission Copernicus. « Grâce à Copernicus, lancé par l’ensemble des pays européens, je pense qu’on a fait un énorme progrès dans les dix dernières années en termes d’observabilité » explique Nicolas Picot.

De fait, Copernicus a permis d’étendre la couverture journalière avec différents capteurs et d’avoir une continuité en termes de données.

Le 21 novembre 2020, le satellite Sentinel-6A a décollé de la base de Vadenberg en Californie à bord du Falcon 9. Ce satellite à altimétrie-radar porte une mission essentielle pour prolonger les mesures de la hauteur de la surface de la mer au moins jusqu’en 2030. « Les anomalies climatiques sont de plus en plus fréquemment révélées par les satellites » continue Nicolas Picot. Avec le satellite SMOT, l’Agence Spatiale Européenne a pu observer les effets du réchauffement climatique en matière d’humidité à l’échelle de la Terre, « on observe une sécheresse superficielle en Australie, au Texas et en Inde et une humidité importante en Afrique du Sud » déplore le scientifique.  

Concernant l’augmentation du niveau de la mer, Jason-1, Jason-2 et plus récemment Sentinel-6 fournissent trente ans d’observations. « On remarque malheureusement une augmentation du niveau de l‘eau de 3 millimètres avec une nette tendance à l’accélération » affirme Nicolas Picot. En plus d’observer les grandes étendues marines et océaniques, le dernier de la famille des Sentinel, permet tous les 10 jours d’observer les grands lacs, les grands fleuves et d’en mesurer la hauteur « paramètre sur lequel nous devons encore travailler » ajoute-t-il.

Illustration du satellite Smos. La mission Smos a pour objectif scientifique l'observation à l'échelle globale de l'humidité superficielle des terres émergées et de la salinité de surface des océans.

Photographie de Agence Spatial Européenne / AOES Medialab

À l’heure actuelle, presque tous les éléments du cycle de l’eau peuvent être mesurés grâce aux satellites. Ces derniers présentent de nombreux avantages mais il a un inconvénient, pour observer la terre, ils doivent passer au-dessus du territoire en question. Souvent ce sont des satellites défilants et une image de la Terre dans le meilleur des cas est faite tous les cinq jours. Ce qui peut être long pour un territoire comme la France par exemple. « Actuellement, on ne sait pas mesurer le stock d’eau d’un territoire et cela fait partie de nos prochaines missions » ajoute Nicolas Picot.

« Les futures missions spatiales du CNES dans le domaine de l’eau sont très ambitieuses », estime le CNES dans un communiqué de presse. Prochainement, une mission liant la NASA et le CNES, avec des contributions canadiennes et anglaises depuis environ 15 ans, permettra d’envoyer l’imageur SWOT dans l’espace.  Ce concentré de technologie permettra d’obtenir des informations de topographie de la surface sur les eaux continentales : marres, réservoirs, grands lacs, marais à l’échelle mondiale, « une révolution » se réjouit le scientifique « SWOT donnera une information bidimensionnelle qui permettra d’accéder à des données de stock en eau pour les bassins naturels, une première. Tous les 21 jours, cet imageur apportera des informations globales du contenu en eau dans différents réservoirs » poursuit Nicolas Picot.

En France, les volumes d’eau contenus dans les rivières sont bien connus des scientifiques. Or, aucune information n'est disponible pour les lacs naturels. « Ces lacs font partie intégrante du cycle de l’eau, et jouent un rôle. On doit pouvoir mieux les observer, mieux les comprendre pour mieux les modéliser » conclut Nicolas Picot. 

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