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Démarrage de la première Sentinelle atmosphérique: Sentinel-5P/ TROPOMI

Research Topic Chapter
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Le 13 octobre 2017, l'ESA plaçait en orbite la mission Sentinel-5 Precursor (S5P), première plateforme satellitaire dédié à la composition de l'atmosphère dans le cadre du programme européen d'observation de la Terre Copernicus. À son bord, l'instrument TROPOMI surveille quotidiennement et à l'échelle mondiale une liste de paramètres atmosphériques, relayant l’information en temps quasi-réel. L’IASB a joué un rôle clé dans le développement des algorithmes utilisés pour la production opérationnelle des produits SO2, HCHO et total ozone. Il contribue également à la validation et l'analyse des données de S5P.
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Montée en charge de la mission Sentinel-5p

La mission Sentinel-5p fait partie du programme européen d'observation de la Terre Copernicus, dont la composante spatiale est développée par l'Agence spatiale européenne (ESA). Après le lancement réussi de plusieurs satellites Sentinel pour la surveillance globale des terres et des océans, Sentinel-5p a été lancé le 13 octobre 2017 en tant que précurseur des trois satellites de composition atmosphérique Sentinel-5 qui seront lancés à l'horizon 2021-2035, assurant la continuité de la surveillance globale de l’atmosphère jusqu'en 2042.

À son bord, Sentinel-5p héberge  l’instrument TROPOMI, qui mesure quotidiennement, à l’échelle mondiale et à la résolution horizontale sans précédent de 7 x 3,5 km2, une liste de paramètres atmosphérique liées:

  • à la qualité de l’air
  • à l’ozone stratosphérique et troposphérique
  • au changement climatique
  • à l’activité volcanique et ses risques pour l’aviation.

Les performances remarquables de TROPOMI permettent une détection plus détaillée que jamais de la pollution au niveau des villes et des grands axes de transport routier et maritime, des changements climatiques aux échelles régionales, voire locales, et des risques pour l’aviation liés aux éruptions volcaniques.  Ses capacités remarquables mais aussi la vocation opérationnelle du programme Copernicus soulèvent néanmoins plusieurs défis qui ont été abordés étape par étape dans la phase dite de montée en charge - « ramp-up » - de la mission.

 

Données et algorithmes

Développés en partie par l'IASB, les processeurs de données et les systèmes d'assurance qualité élaborés pour TROPOMI reposent sur l’héritage de plusieurs autres missions européennes lancées depuis 1995, telles que GOME, SCIAMACHY et GOME-2. Ces dernières années, les processeurs et systèmes ont été mis à jour pour répondre à des exigences de plus en plus strictes en matière de qualité et d’opérationnalité. Un soin particulier a été apporté à l’opérationnalisation des systèmes conçus à l’origine pour l’exploration scientifique différée de données acquises à basse résolution, donc à des débits beaucoup plus faibles.  Au cours de la montée en charge de TROPOMI, la production de plusieurs paramètres a atteint le statut opérationnel:

  • l’ozone (O3)
  • le dioxyde d’azote (NO2)
  • le monoxyde de carbone (CO)
  • le formaldéhyde (HCHO)
  • le dioxyde de soufre (SO2)
  • les nuages
  • les aérosols

D'autres produits comme le méthane (CH4) et l’ozone troposphérique suivront en 2019.

L’incertitude en toute confiance

Sans une évaluation appropriée de sa qualité et une estimation précise de son incertitude, aucune donnée ne devrait être utilisée.  Ceci est particulièrement vrai pour tout nouveau système de mesure comme TROPOMI.  Par conséquent, un programme de validation exhaustif a été élaboré et implémenté. Tandis que l’instrument lui-même est monitoré par des partenaires européens, un système automatisé hébergé à l’IASB surveille en continu les performances des données de TROPOMI.  

Cette analyse opérationnelle est soutenue par un éventail d’activités de validation approfondies spécifiques. Les mesures corrélatives fournies par les réseaux d’observation (NDACC, PGN, TCCON…) et les données d’autres satellites servent de référence indépendante. Les simulations numériques améliorées par la modélisation inverse complètent le tableau des investigations.  

L’ensemble de ces études résulte en une estimation fiable des incertitudes liées à chaque donnée, ainsi qu’en une série de recommandations pour l'amélioration des algorithmes produisant ces données.

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Figure 2 caption (legend)
Vue d'artiste du satellite Sentinel-5p et de sa charge utile, l'instrument TROPOMI. © Crédit image ESA 2017.
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Architecture typique d'un processeur de données satellitaire opérationnel. © Crédit image IASB 2017.