29 Octobre 2018

Des prévisions météo à la compréhension du climat avec CFOSAT

Le satellite CFOSAT (China-France Oceanography SATellite) a décollé ce lundi 29 octobre vers l’orbite basse terrestre. Cette première réalisation en collaboration bénéficiera aux prévisions météorologiques comme à l’étude à long terme du climat. Explications avec Thierry Amiot (responsable de l’instrument SWIM au CNES) et Lotfi Aouf (chercheur à Météo-France).

C’est une première à plus d’un titre. Lorsqu’elle a décollé du site désertique de Jiuquan ce 29 octobre, la fusée chinoise CZ-2C embarquait CFOSAT, premier satellite issu de la collaboration franco-chinoise et développé conjointement par le CNES et l’agence spatiale chinoise CNSA. En orbite basse héliosynchrone à 520 km d’altitude, ce satellite de 650 kg dispose de deux instruments, le français SWIM (Surface Waves Investigation and Monitoring) et le chinois SCAT (wind SCATterometer). À bord, chacun a sa mission. SCAT est un radar capable d’extraire les caractéristiques des vents marins tandis que SWIM va caractériser les vagues océaniques.

Mais c’est en associant ces deux instruments que la mission CFOSAT est si remarquable. « SWIM est ce que l’on appelle un diffusiomètre à vagues, c’est le premier radar bande Ku en orbite qui va fonctionner de cette façon, avec six faisceaux sur un plateau tournant et qui sera dédié à la caractérisation des vagues océaniques, il s’agit là d’une belle innovation » décrit M. Amiot.
« C’est la première fois que l’on va obtenir en même temps et sur la même zone une observation du vent et du spectre directionnel des vagues, c’est-à-dire qu’on va pouvoir obtenir leur longueur, leur hauteur et leur direction. Nos attentes à Météo-France sont importantes » confirme M. Aouf.

Replay du lancement de CFOSAT

De la détection aux prévisions

La contribution du CNES à CFOSAT ne s’arrête pas à l’instrument SWIM, développé et réalisé par Thales Alenia Space, puisque la France fournit aussi une partie du sous-système bande X pour transmettre les mesures SWIM et SCAT au sol et ainsi qu’un centre de mission. « À bord du satellite, les données SCAT et SWIM sont dupliquées et sont intégralement transmises à la fois vers un réseau de stations sol chinois et vers le réseau de station sol utilisé côté français, à savoir des antennes de réception situés à Inuvik au Canada et à Kiruna en Suède. Ces stations transfèrent les données brutes pour qu’elles soient traitées au centre de mission au CNES à Toulouse puis à l’Ifremer à Brest » détaille M. Amiot « Tout est mis en œuvre pour que moins de trois heures ne s’écoulent entre la mesure et la mise à disposition des données. »

Un besoin qui s’explique par l’utilisation de ces données vagues et vents pour émettre de possibles alertes météorologiques. « Les données sont directement transmises à notre centre opérationnel et seront assimilées en quasi temps réel dans nos modèles de prévision de l’état de la mer et du temps. Ceci va permettre à Météo France de garantir une vigilance vagues submersion fiable et assurer la sécurité maritime des biens et des personnes sur les côtes et au large. Grâce à CFOSAT nous aurons une image immédiate de la situation pour décrire la météo, et des données de long terme, globales, pour alimenter et contraindre nos modèles » complète M. Aouf.

Des prévisions aux modèles globaux

Car les missions satellitaires actuelles, si elles fournissent quelques informations sur les vagues océaniques via des altimètres ou des radars imageurs, ne permettent pas d’obtenir comme avec CFOSAT une caractérisation complète de ces vagues dans tous les azimuts ni la corrélation de ces vagues avec les vents. Or ce sont des paramètres clés à prendre en compte pour mieux forcer les modèles de prévision des comportements des océans (notamment pour la formation des événements marins extrêmes) utilisés pour les prévisions météorologiques mais aussi pour l’étude de l’évolution climatique.

De telles informations peuvent être obtenues très localement par des bouées ou en réalisant des campagnes de mesures sur des navires, ou des campagnes aéroportées, comme cela a été le cas pour le précurseur de SWIM, le radar aéroporté KuROS développé par le LATMOS avec le soutien du CNES. Un satellite comme CFOSAT apportera de telles mesures sur l’ensemble des océans du globe.

Cette mission est réalisée dans le cadre particulier de la collaboration avec la Chine, dont les différentes équipes tirent déjà un bilan très positif. « Les chinois souhaitent progresser dans l’assimilation de données massives pour leurs modèles de prévisions météorologiques, et ce partenariat est un enjeu important pour eux qui découvrent un peu nos méthodes » décrit M. Aouf, qui ajoute qu’un échange de chercheurs aura lieu prochainement entre Météo France et l’institut des prévisions NMEFC à Pékin. Sur le plan technique, cela fait déjà plusieurs années que ces voyages ont lieu.

« Depuis 10 ans, nous avons eu de nombreux échanges et réalisé de nombreux essais avec nos partenaires chinois pour permettre d’embarquer SWIM sur la plate-forme CFOSAT. Cette dernière année a été consacrée à l’assemblage, à l’intégration et aux tests du satellite en Chine (début août 2017). Par ailleurs, même si SWIM et SCAT fonctionnent de façon indépendante à bord, leurs fréquences d’émission sont très proches. Nous avons donc dû adapter ces instruments pour qu’ils ne se perturbent pas l’un l’autre. Des essais dédiés ont même été déroulés en Chine pour valider cette compatibilité. Enfin, sur les activités sol, il a été nécessaire d’échanger des outils de traitement pour que chaque nation puisse exploiter les deux types de données fournies par SWIM et SCAT » conclut M. Amiot.

Contact

Thierry Amiot
Responsable de l’instrument SWIM
Courriel : thierry.amiot at cnes.fr
Tel : 05 61 27 39 17

Vue d’artiste du satellite CFOSAT en action. Crédits CNES/CNSA



































































Photographie du satellite CFOSAT peu avant la pose définitive des panneaux solaires et l’installation sur l’interface lanceur (automne 2018). Crédits CNES/CNSA

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