Posted 22 avril 2021 in Blog, Espace, Observation de la Terre.

Une mission du programme Copernicus pour lutter contre les changements climatiques

En 2015, des experts ont esquissé une vision et une feuille de route pour un système européen visant à surveiller les émissions anthropiques de CO2, en particulier celles associées à la combustion de combustibles fossiles. Ils avaient pour but d’élaborer un système qui fournirait des données précises permettant d’évaluer l’efficacité des mesures pour lutter contre les changements climatiques. La solution élaborée consistait à intégrer les mesures in situ et les observations satellitaires à des simulations sur ordinateur détaillées de façon à modéliser les émissions de CO2 à l’échelle locale et nationale.

Le volet satellitaire connue sous le nom de mission de surveillance des émissions anthropiques de CO2 (CO2M) devrait permettre de recueillir des données à temps pour le deuxième bilan mondial, en 2028, dans le cadre de l’Accord de Paris. Yasjka Meijer du Groupe RHEA travaille à l’ESA à titre de scientifique pour cette mission satellitaire et a rédigé le document d’exigences de la mission CO2M.

Le nom de la mission est un peu compliqué. Qu’est-ce que cela signifie?

Le terme « anthropique » qualifie quelque chose qui résulte de l’action ou de l’influence de l’humain, et il est très important de préciser cette notion afin de distinguer la mission des autres qui mesurent les émissions de CO2.

Pourquoi est-ce si important de surveiller les émissions de CO2 par satellite?

Tous les cinq ans, un bilan mondial des émissions de CO2 est dressé dans le cadre de l’Accord de Paris. En général, ces bilans s’appuient sur des estimations calculées à partir des importations de pétrole. Cependant, le cadre de transparence prévu par l’Accord de Paris requiert l’utilisation de données basées sur des mesures réelles.

Disposer de données à l’échelle des villes, des pays ou de régions plus étendues pourrait permettre aux pays d’évaluer l’efficacité de leurs stratégies de réduction des émissions de CO2 et possiblement de redéfinir leurs contributions déterminées au niveau national. En outre, de telles données ne seront liées à aucun pays; elles pourront donc être utilisées pour vérifier les chiffres rapportés à l’échelle nationale.

Nous pourrons également mesurer les concentrations de méthane, qui figure au deuxième rang des plus importants gaz à effets de serre générés par les activités humaines.

Average nitrogen dioxide worldwide levels gathered by the Copernicus Sentinel-5P satellite, April-September 2018. © Contains modified Copernicus data (2018), processed by KNMI.
Niveaux mondiaux moyens de dioxyde d’azote recueillis par le satellite Copernicus Sentinel-5P, d’avril à septembre 2018. © Contient des données Copernicus modifiées (2018), traitées par KNMI.

Est-il facile de mesurer les émissions de CO2 depuis l’espace?

Il est très facile de mesurer la concentration de CO2 depuis l’espace; ce qui est difficile, c’est de distinguer les émissions qui sont attribuables aux activités humaines. Cela s’explique par le fait que ces émissions tendent à être très intenses, mais seulement sur une portion relativement petite du territoire, généralement au-dessus des villes et de certains emplacements, comme des centrales ou des installations industrielles. Les concentrations peuvent aussi varier considérablement au cours d’une même journée, par exemple en raison des émissions générées par les véhicules durant les heures de pointe ou par le chauffage et la climatisation des résidences.

Le nombre de satellites composant la constellation doit donc prendre en compte tous ces facteurs. Nous prévoyons actuellement d’avoir trois satellites à orbite basse dans la constellation.

Quels instruments seront embarqués à bord des satellites?

Un seul instrument ne permet pas de mesurer avec précision les émissions anthropiques de CO2. Le projet prévoit plutôt de recueillir quatre observations différentes. La principale charge utile embarquée sur chaque satellite sera un spectromètre imageur à balayage transversal fonctionnant dans trois bandes spectrales. Ces spectromètres nous permettront de déterminer la quantité de CO2 dans l’atmosphère.

Nous devons ensuite effectuer des mesures de la concentration de NO2, qui est un indicateur de combustion à haute température; les automobiles, le chauffage résidentiel et les centrales produisent tous du NO2. La présence d’un panache de NO2 dont le signal est très intense par rapport au bruit de fond est un bon indicateur de la présence de CO2.

Les interférences provenant des nuages et des aérosols viennent grandement contrarier nos méthodes de calcul de la quantité de CO2 à partir des spectres. Nous devons donc utiliser deux instruments spécialisés pour les mesurer.

Quel est l’échéancier pour ce projet?

La Commission européenne souhaite que nous contributions au bilan mondial dans le cadre de l’Accord de Paris. Toutefois, les données du bilan de 2028 seront mesurées en 2026. Ainsi, nous devrons donc nous assurer de disposer d’au moins un satellite d’ici septembre 2025 et de déployer celui-ci cette même année de façon à avoir suffisamment de temps pour une phase de mise en service avant de commencer à recueillir les données pour le bilan.

Ces délais sont relativement rapides pour une mission d’une telle envergure, mais l’ESA est bien placée pour y arriver.

Quel est dans l’ensemble le plus grand défi pour la mission CO2M?

Pour la mission même, le délai de développement est l’aspect le plus exigeant. En ce qui concerne les instruments, le plus grand défi, et le plus difficile à relever, est la grande précision requise en même temps que la très haute résolution spatiale.

En soi, il est relativement facile de mesurer les émissions de CO2, mais pas avec le niveau de précision requis. Nous voulons recueillir ces données avec une précision supérieure à 0,18%.

La nécessité de disposer de données précises sur les émissions de CO2 est largement reconnue. Le recours au programme Copernicus pour surveiller les émissions de CO2 a été jugé prioritaire par la Commission européenne l’année dernière, la présidente en ayant explicitement fait mention comme mission relevant du commissaire désigné.

Pour en savoir plus

Ce blog est basé sur un article paru dans le numéro 26 (juillet 2020) d’OpenSpace, un magazine du Groupe RHEA proposant un leadership éclairé.

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