Collection « De l’espace pour la Terre »

L’Espace et l’Environnement

Sommaire

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Préface

Introduction

I/ Savoir et connaître : les océans,la Terre, l’atmosphère 8

I-1 La planète océan 9

I-2 La Terre solide 18

I-3 L’atmosphère 20

II/ Traiter et gérer : ressourceset catastrophes 32

II-1 Gérer et aménager les territoires 33

II-2 Permettre une utilisation raisonnéedes ressources 36

II-3 Limiter l’impact des catastrophes 38

III/ Prévenir :météorologie et risques 42

III-1 : prévenir les risques 43

III-2 : Anticiper des catastrophes naturellestelluriques depuis l’espace ? 45

Préface

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"L’espace, parce qu’il offre ce pointde vue de Sirius, ne peut manquerd’intéresser ceux et celles qui se

soucient de développement durable"

« Penser globalement, agir localement. »Bien avant que ne soit introduit dans le rapport Brundtland de

1987, le concept de développement durable - Un développementqui répond aux besoins des générations du présent sans compro-mettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs -,René Dubos avait déjà doté la prise de conscience émergeante enfaveur de l’environnement terrestre d’un véritable slogan tout en luiapportant une réelle éthique.

« Penser et agir. »L’homme ne peut être mieux défini que par ces deux termes,

certes généraux mais qui accueillent volontiers la recherche dusavoir et la soif de connaître, le soin de traiter et de gérer, le soucide prévenir, bref, tout ce qui fait que chaque humain occupe uneplace singulière au sein d’un groupe, conscient qu’il peut lui-mêmey apporter un regain de paix ou malheureusement aussi plus encorede guerre.

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« Globalement et localement. »Au fur et à mesure de son histoire, de ses conquêtes et de ses

migrations, l’humanité a pris une ampleur toujours plus mondiale.Toutefois, elle n’a eu conscience de sa globalité, autrement ditdes différences en même temps que des liens de dépendance quila traversent, que bien plus récemment. Gérer conjointement,simultanément, le global et le local est devenu l’un de ses princi-paux défis.

De l’espace pour la Terre.Prendre du recul, de la distance, de la hauteur : quelle pratique,

quelle sagesse humaine peut prétendre ignorer ce conseil ? Autravail de l’imagination s’ajoute désormais la pratique de l’air et del’espace. Et le choc, confiné jusqu’alors dans le virtuel, est rude :la Terre, si unique, si fragile dans son écrin cosmique, n’est pasindemne face aux activités de l’homme, au point que les astronautesqui doivent, dans leurs vaisseaux, lutter pour survivre, se demandentsi leur terroir, leur matrice pourra les supporter encore longtemps.

L’espace, parce qu’il offre ce point de vue de Sirius, ne peutmanquer d’intéresser ceux et celles qui se soucient de dévelop-pement durable, mieux encore de penser globalement et d’agirlocalement. Qu’ils prennent garde de ne pas oublier que lepremier sujet, acteur ou bénéficiaire, de leur action comme del’espace reste l’être humain.

Jacques Arnould, chargé de mission Éthique au CNES

Introduction

Pour faire du ciel lemeilleur protecteur de la TerreLe CNES met en œuvre depuis de nombreuses années une véritable

stratégie en faveur du développement durable en fournissant des satellitesainsi que des technologies de plus en plus perfectionnés.

Outils précieux pour la collecte et l’analyse de milliards de donnéesjusqu’alors inaccessibles, les satellites permettent de faire avancer laconnaissance et la compréhension de notre environnement à un rythmede plus en plus soutenu. Océans, Terre, atmosphère, populations hu-maines, végétales et animales, tous les paramètres de notre environne-ment sont scrutés, mesurés, évalués.

L’anticipation des changements climatiques, la prévision descatastrophes naturelles et la gestion raisonnée des ressourcesplanétaires constituent indéniablement de grands défis auxquels l’hu-manité se trouve confrontée en ce 21e siècle. Des défis que le CNES re-lève avec détermination et succès pour permettre aux générationsactuelles de prendre en toute connaissance de cause des décisionséclairées pour aujourd’hui comme pour demain.

Comment les satellites permettent de connaître les océans, la Terre,l’atmosphère ? En quoi contribuent-ils à traiter les catastrophes et gérerles ressources ? Et quelles sont leurs principales missions pour préve-nir les risques et suivre la météorologie ? À chacune de ces trois ques-tions, le CNES a une réponse à découvrir dans les pages qui suivent !

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eau recouvre 70 % de la surface de notre planète.C’est sans doute au fond des immensités océaniques

que la vie est d’abord apparue avant de se lancer à laconquête de la terre ferme. Trois milliards d’années plustard, une forme de vie, l’espèce humaine, est devenuesuffisamment intelligente pour prendre conscience, notam-ment grâce aux instruments spatiaux qu’elle a développés,de son impact sur cette écosphère à laquelle elle doit tout.

« Notre survie en tant que nation eten tant que peuple, avec une cultureet unmode de vie qui nous sontpropres, est gravementmenacée parle réchauffement climatique et lamontée du niveau de lamer. »Anote Tong, Président des Kiribati, 2 octobre 2007,Assemblée générale des Nations unies.

I/ Savoir et connaître :les océans, la Terre,

l’atmosphère

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L’

I-1 Planète océan

I Satellite Jason 29

I La Terre vue depuis l’espace

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I-1 Planète océan

I-1-a : Lamontée des eauxLa première préoccupation liée aux océans dans le cadre

du réchauffement climatique est celle de la montée des eaux.Dès 2005, les populations de certains atolls de Papouasie-Nouvelle-Guinée ont dû, pour cette raison, être évacuées.Pour l’instant, ces évacuations ne concernent que quelquescentaines de personnes. Mais selon certains scénari, lenombre de réfugiés climatiques obligés de fuir devant lamontée des eaux pourrait dépasser la centaine de millionsd’ici 2050, et l’Europe ne serait pas épargnée. En effet, plusde 600 millions de personnes vivent près des côtes dans lemonde, à moins de 10 mètres au-dessus du niveau de lamer et deux tiers des villes de plus de 5 millions d’habitantssont situées dans des secteurs côtiers.

Afin de préciser ces scénarios et pour y apporter uneréponse adaptée, les satellites d’altimétrie jouent un rôle ir-remplaçable par leur couverture globale qui seule est àmême de fournir aux prévisionnistes une vue d’ensembledes changements à l’œuvre. Leurs mesures révèlent qu’en-tre 1993 et 2003, le niveau moyen global des océans s’estélevé de plus de 3 mm par an. Mais ce constat moyen re-couvre de grandes disparités régionales, puisque certainesrégions océaniques voient le niveau des mers monter de2 cm par an, alors que d’autres sont soumis à une baisseéquivalente.

En moyenne, on constate une élévation du niveau généralqui est peut-être en train de s’accélérer. La question nepourra être tranchée que par des séries de mesures s’ins-crivant dans la durée, effectuées par des systèmes globaux,précis et pérennes d’observation de l’océan, comme seulsles satellites sont capables d’en fournir.

I Banquise I Atoll

L'Antarctique vu par l'intsrumentVégétation embarqué sur Spot 5.

I-1 Planète océan

Le CNES, pionnier des satellites d’altimétrieL’altimétrie par satellite a débuté en 1992 avec le lancement deTopex/Poséidon, fruit d’une étroite coopération bilatérale entrele CNES et la NASA. En 1997, Topex/Poséidon a permis d’antici-per et de suivre l’épisode El Niño le plus violent du 20e siècle.Ce satellite précurseur a cessé de fonctionner en janvier 2006.Entre temps, il a reçu le soutien opérationnel de Jason 1, toujoursdans le cadre d’une coopération CNES/NASA, lancé en 2001 etencore en service actuellement alors que son espérance de vieétait de 5 ans. Jason 1 a été rejoint par Jason 2 (coopération élar-gie aux agences de météorologie Eumetsat et la NOAA) en 2008,avec lequel il travaille en tandem afin de satisfaire aux besoinsdes applications en temps réel. Si la continuité de l’altimétriepar satellite est assurée pour les années à venir, la question dufinancement des successeurs de Jason 1 et 2 doit s’inscrire dansles principes approuvés par les résolutions de la politique spatialeeuropéenne, avec une implication grandissante des utilisateursou de leurs représentants.

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Illustration des satellitesJason et Topex-Poséidon

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I-1 Planète océan

« Le littoral, plus généralement le faitmaritime,nous impose unemultitudede géographies, de lois d’évolution,d’écosystèmes et d’activités qui ontfait notre richesse,mais que noustransformons en faiblesse enle sectorisant à outrance. Si nousvoulons vivre durablement sur et parle littoral, il faudra le considérercommeun continuumplutôt qu’unemosaïque, et le traiter comme tel. »Isabelle Autissier, navigatrice, vice-présidente dugroupe du Grenelle de la mer consacré à « La délicaterencontre entre la terre et lamer. »

I-1-b : Le sel de lamerLa teneur en sel joue pour les océans sensiblement le

même rôle que la pression atmosphérique pour la météo.Elle détermine en effet l’efficacité du « tapis roulant » quiagite les eaux océaniques et auquel les Européens doiventle Gulf Stream : ce courant chaud venu des tropiques assureà l’Europe des hivers relativement doux en comparaison desrégions du continent nord-américain situées aux mêmeslatitudes.

LamerMorte vue depuisla Station Spatiale Internationale

I-1 Planète océan

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I-1-c :Lacouleurde l’eauAu-delà de l’irrésistible attraction qu’exercent sur nous les eauxturquoise des magazines, la couleur des eaux océaniques estun indice direct de leur qualité. Une eau riche en chlorophylleest révélatrice de la présence abondante de phytoplancton, pre-mier maillon de la chaîne alimentaire marine. Près des côtes,les choses se compliquent car des sédiments charriés par lesfleuves peuvent se mêler au phytoplancton et altérer eux aussila couleur de l’eau. Depuis leur belvédère à la vue imprenable,les satellites sont les seules vigies capables de donner rapide-ment l’alerte sur une dégradation de la situation biologique dezones situées au beau milieu des océans, comme les paragesde l’île de Pâques, au cœur du Pacifique sud. Les satellitess’affirment incontestablement comme les meilleurs systèmesd’alerte des menaces pesant sur la biodiversité marine.

La couleur des eauxocéaniques est un indicedirect de leur qualité

Schématiquement, plus les eaux sont salées, plus ellessont denses et tendent à s’enfoncer dans les profondeursocéaniques, créant à la surface un appel d’eau plus chaudeen provenance des Tropiques. Le phénomène est particu-lièrement marqué en Atlantique nord. On comprend mieuxl’intérêt porté par les scientifiques à la salinité des eaux desurface lorsqu’on sait qu’il suffirait d’une baisse de 3 % dela salinité des eaux en mer de Norvège pour que la circula-tion océanique atlantique s’interrompe. Les températures deshivers européens pourraient alors brutalement chuter de 5 à10°C. À en croire certains modèles, le réchauffementclimatique global pourrait déboucher très rapidement sur unpetit âge glaciaire en Europe, en une vingtaine d’années toutau plus.

Dans ce contexte, la mission SMOS, menée par l’Agencespatiale européenne (ESA) en coopération avec le CNES etl’Espagne, apporte l’espoir d’offrir aux scientifiques une me-sure directe, globale et fiable de cette variable essentiellepour comprendre les évolutions de plus en plus rapides duclimat mondial.

Mer noire et merméditérranéeprise par le satellite SeaWifs

I Satellite Smos en essais

I-2-bLechampdegravitéLe champ de gravité de notre planète est pour l’essentiel le

reflet de la répartition des masses qui se concentrent dans lemanteau rocheux. Les anomalies liées aux superpositions deplaques tectoniques, ou encore les grandes failles, y laissentleur empreinte. En déterminant la partie moyenne du champ degravité, il est possible de déduire le niveau moyen des océansainsi que les courants. Mais ce champ de gravité est égale-ment soumis à l’influence des masses d’eau. En étudiant lesvariations spatiales et temporelles du champ de gravité, il estdonc possible de déceler les courants marins mais aussi l’évo-lution des réservoirs d’eau. Il est également possible de rele-ver des variations temporelles de masse liées aux grandsbassins versants comme ceux de l’Amazone, du Gange, duCongo, du Mississipi, de l’Ob, ce qui permet de déterminer letaux d’évapotranspiration. La perte de masse des calottespolaires, conséquence du réchauffement climatique, est aussinettement perçue par les satellites.

I-2 La Terre solide

i les intuitions de Jules Verne concernant le voyagevers la Lune se sont révélées pour une bonne part vi-

sionnaires, nous savons aujourd’hui que contrairement àce qu’il avait imaginé, nous ne pourrons jamais voyagervers le centre de la Terre. Paradoxalement, c’est peut-êtredans l’espace que nous serons les mieux placés pour étudiertout ce qui se trame dans les entrailles de notre planète.

I-2-a :LechampmagnétiqueL’origine et le fonctionnement du champ magnétique terres-

tre sont encore très mal compris. Pourtant, ce champ magné-tique a probablement joué un rôle déterminant dans ledéveloppement de la vie sur Terre, notamment en canalisant lesparticules chargées du vent solaire et les rayons cosmiques. Enl’espace de 150 ans, le champ magnétique a perdu 15% de savaleur. Est-ce le signe d’une prochaine inversion des pôlesmagnétiques? Quelles pourraient en être les conséquences ?C’est l’objectif de la mission SWARM, menée en coopérationentre le CNES et l’ESA, qui vise à réaliser une étude la pluscomplète jamais entreprise du champ géomagnétique terres-tre et de son évolution dans le temps. Il a également pourmission d’assurer la relève de satellites déjà dédiés à l’étude duchamp géomagnétique comme Orsted, Champ et Sac-C.

S

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I Satellite SWARM

Géoïde dela surface de la Terre

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I-3 L’atmosphère

i la vie a pu s’épanouir sur Terre, c’est grâce à cettemince pellicule de gaz que nous appelons atmo-

sphère. À la fois cocon protecteur et siège de forcescolossales dont les déchaînements peuvent s’avérer des-tructeurs, l’atmosphère ne connaît pas de frontières.Milieu complexe dont l’évolution est difficile à prévoir, l’at-mosphère détient les clés de notre avenir à court et moyenterme. Les satellites ont déjà permis de grandes avancéesscientifiques, mais beaucoup reste à faire pour compren-dre les processus physiques et chimiques qui s’y déroulent.

I-3-a La dynamique de l’atmosphèreLa gigantesque machinerie atmosphérique est si complexe

que, selon une image maintenant bien connue, un battementd’aile de papillon au Brésil serait susceptible de déclencherune tornade au Texas, quelques semaines plus tard. Cette mé-taphore met en évidence qu’il est en pratique impossible deprédire précisément l’état de l’atmosphère au-delà de 15 jours,du fait de l’extrême sensibilité de l’atmosphère aux conditionsinitiales. C’est la définition même d’un système chaotique.Heureusement, grâce aux satellites se dessine aujourd’hui laperspective de pouvoir mettre un peu d’ordre dans ce chaos.

Depuis la fin des années 1970, les déplacements desgrandes masses de l’atmosphère sont observés en perma-nence par le Système Mondial d’Observation de la Veillemétéorologique mondiale.

S

I Vue de la terre depuis l'espace

I-3 L’atmosphère

Parasol et Calipso, deux satellites en quêted’aérosolsPendant longtemps seuls les gaz à effet de serre ont été pris encompte dans la problématique du réchauffement climatique.Cependant, des travaux de modélisation et de mesure du bilanradiatif de la planète (le solde entre l’énergie reçue et l’énergieréémise) ont montré que les aérosols intervenaient dans cetteéquation. Selon leur nature, ils peuvent soit faire écran au rayon-nement solaire, soit au contraire l’absorber et contribuer auréchauffement.

De plus, les aérosols ont une influence déterminante sur la for-mation des nuages, car ils servent de noyaux de condensationaux gouttes d’eau. Ces nuages à leur tour jouent, selon leur alti-tude et leur épaisseur, le rôle de parasol ou celui de couvertureconservant la chaleur.

À la suite l’un de l’autre sur la même orbite dans un train desatellites appelé « A-Train », les satellites Calipso (coopérationÉtats-Unis - France) et Parasol travaillent de façon complémen-taire à l’étude des aérosols, à leur impact sur la formation desnuages, et au résultat des deux sur le bilan radiatif.

Ce système comprend une constellation de satellites espa-cés régulièrement autour de l’équateur en orbite géostation-naire, secondée par des satellites en orbite quasi polaire etpar les moyens conventionnels d’observation (stations sol,ballons-sonde…). Ce système, couplé aux modèles météo,permet de prévoir le temps pour les jours suivant l’obser-vation en surveillant le déplacement des perturbations. Il estaujourd’hui complété par plusieurs missions ayant accès àd’autres paramètres clés de l’atmosphère, comme la teneuren aérosols (les particules en suspension dans l’atmo-sphère) ou la qualité de l’air.

I-3 L’atmosphère

22 23I Fond de terre, résultat Parasol

Megha-TropiquesDans la ceinture intertropicale, la Terre reçoit plus d’énergie duSoleil qu’elle n’en renvoie vers l’espace. Cette énergie excéden-taire est redistribuée vers les régions tempérées par les mouve-ments de l’atmosphère et de l’océan. Toute modification du biland’énergie des zones tropicales a donc des conséquences surl’ensemble du climat planétaire. Les échanges énergétiques sontliés au cycle de l’eau, particulièrement actif dans les systèmesnuageux tropicaux ; leur fonctionnement est encore mal connuà un certain nombre d’échelles spatiales et temporelles, ce quilimite les capacités de prévision. Megha-Tropiques, mission dé-veloppée par le CNES en collaboration avec l’Inde, a l’ambitiond’être un système d’observation spatiale mieux adapté aux sys-tèmes tropicaux que ses prédécesseurs, notamment du fait deson orbite de 800 km d’altitude peu inclinée sur l’équateur (20°),ce qui lui permettra de réaliser plusieurs observations par jour dela même région.

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I-3 L’atmosphère

I Cyclone Indlala

I Illustration du satellite Mégha-Tropiques

I-3 L’atmosphère

Iasi, un instrument de pointeIasi, un instrument développé par le CNES et Eumetsat installé àbord du satellite Metop-A, mesure l’émission infrarouge de l’atmo-sphère. Cette mesure permet d’établir des profils de températureet d’humidité d’une précision inégalée, de déterminer la concen-tration en ozone et en monoxyde de carbone ainsi que celle desprincipaux gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, leméthane, et l’oxyde nitreux.

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I-3 L’atmosphère

I-3-bLachimiede l’atmosphèreDepuis la formation de notre planète, la composition

chimique de son atmosphère a considérablement évolué.Jusqu’au 19e siècle, cette évolution était un processus es-sentiellement naturel, caractérisé par sa lenteur. L’activitéindustrielle et plus généralement humaine a accéléré etmodifié cette évolution en rejetant dans l’atmosphère d’im-portantes quantités de gaz et de poussières.

En plus de ces sources de pollution liées à l’activitéhumaine, les polluants atmosphériques peuvent aussiapparaître indirectement par le biais de réactions chimiquesqui s’opèrent entre ces polluants et d’autres gaz présents,naturellement ou non, dans l’air. De plus, en fonction de leurpersistance et de leur mode de propagation, ces polluantspeuvent avoir des effets allant de l’échelle locale à l’échelleplanétaire.

I Instrument Iasi sur Metop

Depuis la formation denotre planète, la composition

chimique de son atmosphère aconsidérablement évolué

I-3 L’atmosphère

Météo à tous les étagesGrâce à leur large champ fixe de vision, les satellites géostation-naires sont particulièrement utiles pour le suivi en temps réel desphénomènes atmosphériques. À 36 000 km d'altitude, un satellitegéostationnaire garde en effet en permanence la même positionpar rapport à la Terre, et peut ainsi surveiller en continu la portiondu globe qui lui fait face. Les satellites géostationnaires européensMeteosat et MSG observent ainsi environ 42 % de la surfaceterrestre comprenant l'Europe, l'Afrique et l'Atlantique Est. Les sa-tellites géostationnaires sont donc indispensables à la compré-hension d’ensemble d’une situation météorologique, mais leursobservations ne suffisent pas à établir des prévisions fiables. Lesprévisionnistes se heurtent par exemple à une connaissance in-suffisante des profils d’humidité et de température de l’atmosphère.D’où la nécessité de compléter les données météorologiques avecles satellites à défilement, comme MetOp, placés sur une orbite po-laire qui varie entre 600 et 1 500 km d’altitude, ce qui leur permetde fournir des observations précises. MetOp A, lancé en 2006, estéquipé de l’instrument IASI. Fruit de 15 ans de recherche et dedéveloppement, cet interféromètre permet des prévisions plusprécises à court et moyen termes grâce à des sondages atmo-sphériques perfectionnés. IASI analyse en effet les couches infé-rieures de l'atmosphère sur une épaisseur de plus de 20 km. Enmesurant le spectre infrarouge émis par la Terre, il fournit desprofils de température et d'humidité avec une précision deux foisplus grande que celle des sondeurs spatiaux actuels.À la clé, des prévisions d'excellente qualité sur une échéance en-core plus longue, tout en améliorant les prévisions à plus courtterme. Ces mesures sont particulièrement utiles pour anticiper ledéclenchement de phénomènes météorologiques violents commeles orages, dont la formation peut être détectée à l'avance, quandles profils de température et d'humidité se révèlent particulièrementinstables.

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I-3 L’atmosphère

I-3-c :La révolutionmétéorologiqueLes premières missions spatiales d’observation météorolo-

giques sont apparues en 1959, soit deux ans seulement aprèsle premier vol d’un satellite. Aujourd’hui, le système satellitairede surveillance météo est organisé au niveau mondial. Un ré-seau de satellites géostationnaires complété par des satellitesen orbite polaire scrutent l’atmosphère et ses variations pouralimenter les modèles numériques de prévisions.

Ces prévisions météorologiques se sont considérablementaméliorées depuis 20 ans : la fiabilité des prévisions estpassée de 5 à 7 jours et les performances de la prévision nu-mérique à 5 jours sont aujourd’hui équivalentes à celles desprévisions à 3 jours d’il y a quelques années. L’instrumentIasi utilisé par tous les grands centres de prévision, contribuede façon sensible à ces progrès. Aujourd’hui, une trentainede sources satellitaires alimentent plus de 90 % des obser-vations utilisées dans le modèle du CEPMMT (Centre Euro-péen pour les Prévisions Météorologiques à Moyen Terme).

Les prévisions météorologiquesse sont considérablementaméliorées depuis 20 ans

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L’essentiel

Savoir et connaître

L’apport des satellites pour l’étude des océans,de laTerre etde l’atmosphère

Une vued’ensemble sur les océans et leurs caractéristiques globales :

Le niveau des océans. Il s’est élevé de plus de 3 mm entre 1993 et2003

La salinité des mers. Elle influe sur les grands courants marins dé-terminant les évolutions rapides du climat

La couleur des eaux. Via la concentration de phytoplancton vert,c’est un indicateur de qualité qui constitue un systèmed’alerte surlesmenaces pesant sur la biodiversitémarine

Une analyse des deux paramètres fondamentaux de la Terre

Le champmagnétique joue un rôle déterminant sur le développe-mentde la vie surTerre encanalisant lesparticules chargéesduventsolaire et les rayons cosmiquesLe champdegravitépermetdedéduire leniveaumoyendesocéans,les courants marins, le taux d’évapotranspiration des grands bas-sins versants et lespertesdemassedes calottespolairespourmieuxcomprendre l’impact du réchauffement climatique

Unemeilleure compréhensiondesprocessusphysiques et chimiquesqui régissent l’atmosphère

Étudier de plus en plus finement les mouvements des massesatmosphériques, la teneur en particules en suspension, la qualitéde l’airPrédire les grandes évolutions climatiques par l’impact des gaz etpoussières rejetés par les activités humainesPar un réseau de satellites complémentaires, améliorer la fiabilitédes prévisions météorologiques et anticiper les phénomènes vio-lents comme les orages et cyclones

I Orage

II-1 Gérer et aménager les territoires

urale pendant des millénaires, la population de notreplanète est devenue essentiellement urbaine en

quelques décennies seulement. Au début du 20e siècle, laTerre comptait 150 millions de citadins ; ils sont aujourd’hui3 milliards, probablement 5 en 2030. En tant que principauxfoyers du développement économique, les villes sont lesstructures humaines les plus susceptibles d’avoir desconséquences durables sur les écosystèmes environnantsqui en retour fournissent air, eau, alimentation aux habitantsdes cités.

Aménager le territoire au 21e siècle, c’est favoriser le dé-veloppement économique, tout en tenant compte descontraintes du milieu et en respectant l’environnement. Poury parvenir, les satellites offrent à la fois une vue d’ensembledes territoires et une grande richesse de données sur lesréalités physiques du terrain et de ce qui s’y développe, ur-banisme ou agriculture. Ils sont les pourvoyeurs les plusefficaces des informations clés conditionnant la maîtrise del’aménagement : carte des zones urbanisées, des espacesagricoles et boisés, des types d’urbanisation et de la densitéde population, à partir desquels peuvent s’opérer les choixde tracés d’infrastructures, et les conséquences à long termed’une décision d’aménagement.

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II/ Traiter et gérer :ressources et catastrophes

32I Hong Kong vue par Spot 5I Invasion de criquets pèlerins

II-1 Gérer et aménager les territoires

Le CNES, leader de l’observation de la Terre enEuropeDepuis le lancement de Spot 1 en 1986, le CNES a acquis unecompétence reconnue en observation de la Terre, tant au niveaudes plateformes et des instruments que du traitement des don-nées et de leur distribution. Grâce à la famille des satellites Spotdéveloppés par le CNES depuis plus de 20 ans, la France pos-sède un des systèmes d’observation optique les plus performants.La résolution des imageurs progresse : de 10 à 20 m pour lespremiers Spot, elle est passée à 2,5 m avec Spot 5. Demain,avec Pléiades, elle sera inférieure au mètre. Pléiades est un sys-tème d'observation optique conçu pour offrir une forte capacitéd'acquisition avec un délai de revisite inférieur à 24 heures. Parailleurs, pour répondre aux besoins de cartographie fine, notam-ment en zone urbaine et en complément de la photographie aé-rienne, Pléiades doit offrir de fortes capacités d'acquisitionstéréoscopique instantanées et la possibilité de couvrir des zonesétendues. Pour des applications telles que la sylviculture, la géo-logie et l'environnement marin, Pléiades complétera les informa-tions fournies par d'autres capteurs, tels que ceux de Spot 5, enfournissant des informations avec une plus grande résolution.

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Aujourd’hui, les satellites contribuent également à carto-graphier certains indicateurs socio-économiques encoreinaccessibles il y a quelques années. À partir de la réparti-tion de la population, aménageurs et urbanistes évaluent lesbesoins en matière d’adduction d’eau, mesurent l’étenduedes zones de nuisance autour d’installations aéroportuairesou le long des grandes artères de circulation, détectent desrisques d’affaissement de terrain, évaluent l’étendue de zonesinondables.

Les techniques spatiales mettent aujourd’hui à dispositiondes décideurs des informations permettant de mesurer,contrôler et organiser la croissance urbaine en conciliant ledéveloppement local et les implications globales, tout enfaisant apparaître les menaces pour l’environnement.

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I Vue de Venise par le satellite Spot 5

II-2 Permettre une utilisation raisonnéedes ressources

n 2050, la population mondiale avoisinera les 9 mil-liards d’individus. Nous approchons aujourd’hui du

seuil des 7 milliards, et déjà la planète montre des signesd’essoufflement. Nous n’en avons pas une de rechange, etil faut impérativement non seulement gérer au mieux lesressources, mais également les déchets que génèrent lesactivités humaines.

II-2 Permettre une utilisation raisonnée des ressources

Venµs, pour l’amour de la TerreLe satellite démonstrateur Venµs, en coopération avec Israël,aura pour mission d’étudier l’évolution de la végétation. À courtterme, par exemple lors d’épisodes de sécheresse, cela permetde déterminer quelles sont les zones qui ont le plus besoin d’êtreirriguées et à quel moment, afin de gérer au mieux les ressourcesen eau. Venµs viendra pallier le fait que les satellites de télédé-tection actuellement en service ont été principalement conçuspour la cartographie et sont donc peu adaptés au suivi de la vé-gétation. Venµs est une mission exploratoire dont les résultatsdécideront éventuellement de la mise sur pied d’un réseau de sa-tellites dotés de capacités supérieures à celles du démonstrateur.Un tel réseau permettrait de suivre l’évolution de la végétation surtoute la planète ; il serait particulièrement utile pour la compré-hension du cycle global du carbone, point crucial du protocole deKyoto de lutte contre l’émission des gaz à effet de serre. En croi-sant les données de Venµs, celles des modèles de croissancede la végétation et celles des modèles de développement des in-sectes ravageurs, il devrait être possible d’apprécier globalementà quel moment l’attaque des ravageurs a toutes les chances dese produire, en fonction du stade de développement des cultures.Grâce à ces informations, il serait possible de réduire les quanti-tés de pesticides utilisées.

E

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I Forêt guyanaise I Arbre mort - Niger.

Gérer au mieuxles ressources, maiségalement les déchets

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I Déploiement du conteneur Emergesat

I Camp de réfugiés de Gaga

II-3 Limiter l’impact des catastrophes

n cas de crises humanitaires, les technologies spa-tiales peuvent offrir de nombreux services aux secours

qui s'organisent au sol. Principaux avantages du satellite :il s'affranchit des frontières, des reliefs et des contraintesd'accès engendrées par une catastrophe. La cartographierapide par satellite permet de dresser l’état des lieux deszones touchées, de faire une première évaluation des dé-gâts et de transmettre ces informations en temps réel auxéquipes sur le terrain.

II-3-a : La Charte internationale Espace etCatastrophesmajeuresProposée par l’ESA et le CNES en 1999 et signée en

juin 2000, la Charte internationale Espace et Catastrophesmajeures à pour objectif de mettre la technologie spatialeau service des autorités de sauvetage dans les cas de ca-tastrophes d’origine naturelle ou humaine.

La Charte encourage la coopération entre les agences spa-tiales et les opérateurs de satellites privés. En mobilisantconjointement leurs moyens spatiaux, les membres de laCharte offrent ainsi un accès rapide aux informations satel-lites, issues des techniques d'observation de la Terre. Lesdonnées sont utilisées en amont, pour anticiper la crise, eten aval, pour organiser les secours. Ce service est entière-ment gratuit puisque la coopération est fondée sur la base duvolontariat de chacun des organismes signataires de la Charte.

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II-3 : Limiter l’impact des catastrophes

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II-3-b :Emergesat,unoutil d'aideà lagestionde criseRaz-de-marée, tremblements de terre, ouragans... en cas

de crise humanitaire majeure, les équipes de secours fontface à des situations extrêmes qui nécessitent une aidelogistique et des outils adaptés, rapidement mis en œuvre.Après une catastrophe, les moyens de communicationterrestres classiques sont souvent inutilisables. Le satellitereste alors le seul lien de communication fonctionnel àmême de rétablir le dialogue entre les zones sinistrées et lescentres logistiques éloignés, les hôpitaux ou les aéroports.

Sous l'impulsion politique de la France et en partenariatavec la fondation « Casques Rouges » de l’ancien ministreNicole Guedj, institutions et grandes entreprises ont mis encommun leurs savoir-faire technologiques afin de conce-voir un outil au service de l'action humanitaire, proposantdes services issus des technologies spatiales. De cette col-laboration est né Emergesat. Sous l’enveloppe d'un conte-neur de 4 m3 facilement transportable par les airs, c'estjustement dans le ciel, via les satellites, qu'il cherche lesinformations dont les équipes de sauvetage ont besoin surle terrain. Il participe ainsi à toutes les étapes d’une réponsehumanitaire, des premiers secours à la reconstruction, avecen priorité le rétablissement des communications.

L’essentiel

Traiter et gérer

Pour la gestion des ressources et le traitement des catas-trophes, les satellites sont des outils d’aide à :

La décision dans l’aménagement du territoire

Excellentevued’ensembledesterritoiresgrâceàlacartographiedeleurvocationetde leur typologieavecdes indicateurs socio-économiques

Deprécieusesdonnéespourmieuxgérer l’aménagementurbain, lasylviculture,mieux comprendre l’environnement naturel terrestreetmarin

LeCNES, leaderde l’observationde laTerre enEurope,développedessatellites d’une résolutiondeplus enplus fine, inférieure aumètre

La gestion des déchets et des ressources naturelles limitées

Le CNES développe un satellite pour suivre l’évolution de la végé-tation sur toute la planèteObjectif : mieux suivre le cycle du carbone, anticiper les menacesdes ravageurs etmieux déterminer les zones à irriguer en priorité

La gestion des catastrophes naturelles et humaines

Les satellites permettent de s’affranchir des frontièrespolitiques etdépasser les obstacles naturels en cas de catastrophesIls permettent de réaliser un premier état des lieux et de trans-mettre des informations en temps réelPour organiser les secours à l’échellemondiale, il existe une Charteinternationalequi permet demutualiser les technologies spatialesLe satellite reste le seul moyen de communication quand tous lesautres sont inutilisables

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III-1 Prévenir les risques

« Les images des satellites d’observa-tion de la Terre nous rappellent queplus de 70 % des catastrophes natu-relles sont d’origine météorologique,et que nos sociétés y sont de plus enplus vulnérables dans le contexte ag-gravant du changement climatique.Une bonne raison d’ouvrir l’œil pournos satellites ! »AlainRatier,DirecteurGénéralAdjoint deMétéoFrance

III-1-a :Les satellites au servicede la vigilancemétéoLes images fournies par les satellites Météosat et MSG ne

servent pas qu’à réaliser les cartes des bulletins météorolo-giques diffusés sur les chaînes de télévision. En 1992, lorsde l'ouragan Andrew, les images Météosat ont, par exemple,permis de dévier le trafic aérien et de prendre les mesuresnécessaires pour la protection au sol des biens et des per-sonnes. Les améliorations techniques apportées sur MSGpermettent d’affiner les prévisions à court terme de ces phé-nomènes météorologiques inhabituels tels que les oragessoudains, les bancs de brouillard et bien sûr les ouragans.

III/Prévenir :météorologie et risques

42 43I Tremblement de terre en Algérie

III-2 : Anticiper des catastrophesnaturelles telluriquesdepuis l’espace ?

u-delà des événement météorologiques, les satellitespourront-ils un jour donner l’alerte face à l’imminence

de phénomènes naturels aussi dévastateurs que les érup-tions volcaniques ou les tremblements de Terre ? C’est toutl’enjeu de la mission exploratoire Demeter, sur les donnéesde laquelle les scientifiques de plusieurs disciplines travail-lent actuellement. L’apparition de phénomènes électriqueset lumineux peu de temps avant les tremblements de Terreou les éruptions volcaniques est rapportée dans de nom-breuses chroniques historiques. Longtemps considérés avecscepticisme, ces témoignages ont gagné en crédibilitélorsque des satellites en orbite basse ont mis en évidencedans les années 1980 une forte corrélation entre activitésismique et perturbations du champ magnétique terrestre. Lessatellites qui ont mis la puce à l’oreille des chercheursn’avaient pas été conçus pour étudier précisément cesphénomènes, et leurs données étaient fragmentaires. C’estpourquoi la communauté scientifique a proposé la missionDemeter au CNES, Lancée en juin 2004, Demeter est unemission exploratoire dont le but est de collecter suffisammentde données pour en tirer des conclusions statistiquementvalables, à partir desquelles les théoriciens pourront com-mencer à bâtir les modèles explicatifs. Le 26 décembre 2004,quelques heures avant le terrible tsunami qui allait ravagerl’Asie du sud-est, Demeter a survolé l'épicentre du séisme àl’origine de la catastrophe.

III-1-b :Prévoir les feuxdeforêtLà où le feu est passé, il repassera. Pour faire mentir

autant que possible cette évidence physique, les imagessatellites à haute résolution de type Spot permettent dedéfinir, après la saison des feux, l’exacte étendue des zonestouchées. Les agences de l’environnement en charge de laprotection de la forêt peuvent ainsi suivre la repousse, et lesservices de protection civile disposer d’un historique del’ensemble des feux à partir duquel ils déduisent les zonesà surveiller en priorité et où prépositionner des moyens delutte contre les feux au début de la saison.

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Afin d’assurer son autonomiestratégique, l’Europe a besoind’accroître ses ressources enimagerie spatiale

A

I Feux de forêt en Corse

Il a enregistré des changements de température des électronsdans l’ionosphère, la plus haute couche de l’atmosphère danslaquelle il se déplace. Une étude scientifique parue en mars2008 et fondée sur les résultats de Demeter a bien démontréune influence de l’activité sismique sur l’ionosphère, avant l'oc-currence de certains séismes. D’autres paramètres mesuréssont actuellement étudiés de la même façon pour comprendrepar quels mécanismes l’activité sismique peut ainsi avoir uneinfluence sur l’ionosphère. L’espoir est que ces travaux per-mettent l’apparition de pistes de recherche pour la mise aupoint d’une éventuelle prévision opérationnelle des séismes.

Comprendre par quels mécanismesl’activité sismique peut ainsi avoir

une influence sur l’ionosphère

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III-2 : Anticiper des catastrophes naturelles telluriques depuis l’espace ?

I Tsunami en Indonésie en 2004 I Illustration du microsatellite Demeter

L’essentiel

Prévenir

Le rôle des satellites dans la prévention des risques et descatastrophes naturelles

Pour la surveillancemétéo

Ils permettent de dévier le trafic aérien et de prendre les mesuresnécessaires pour la protection au sol des biens et des personnes

Pour la prévision des feux de forêts

Ils permettent demieuxdéfinir les étendues ravagéespar le feu,desuivre la repousse et demieux déterminer les zones à surveiller

Pouranticiper les tremblementsdeTerre et les éruptions volcaniques

Les satellites scrutent l'ionosphère terrestre à la recherche designaux associés à l'activité sismique, éventuellement précurseurdes tremblements deTerre

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Iconographie : CNES Diffusion

Graphisme : JSM Concept/A. Bauville

Illustration de couverture : A. Bauville

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Crédit photo : © CNES, ESA, SPOT IMAGE, NASA, Traitement QTIS,Disastermanager, GFS Orbimage, CLS, GFS, EADS ASTRIUM,IRD, Y. HELLO, D.DUCROS, JP. HAIGNERE, P. COLLOT,R. LE GUEN, S. LEVIN, FOTOLIA, DIGITAL VISION, P. CARRIL,M. RÉGY, A. LEPLAIDEUR, A. FEDIERE, P.CARRIL.

Ce document est édité par le service Grand Public /direction de la communication externe, de l’éducation et des affaires publiques.

juillet 2009