La mission CFOSAT: Enjeux scientifiques et genèse - JC1 - 14 mars 2019 Juliette Lambin, CNES
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JC1 – 14 mars 2019
La mission CFOSAT: Enjeux scientifiques et genèse
Juliette Lambin, CNES
Sommaire
Les océans et l’espace
La science de CFOSAT: l’état de mer
La genèse d’une mission
Le programme
2
L’océan en quelques chiffres
Atlantique ■ Rôle sur le Climat:
Interaction océan/atmosphère
Emmagasine, transporte et
Pacifique
redistribue la chaleur
Participe au stockage du carbone
Dynamique plus lente que
l’atmosphère
Arctique ■ Rôle sur la société:
Indien > 50% de la population vit à moins
de 100km des côtes
5,4 millions d’emplois
Un chiffre d’affaire de 500 milliards
d’euros annuels
■ 70 % de la surface du globe
■ 96 % de l’eau disponible
■ 3,8 km de profondeur en moyenne
■ 300 fois plus lourd que l’atmosphère
Antarctique
■ Capacité de stockage de chaleur
Un océan qui bouge! Réanalyse Mercator-Océan Global, ¼° 4 20/03/2019
Les sources du mouvement
Les échanges avec l’atmosphère :
variations des propriétés de l’eau (température, pression, salinité)
⇒ circulation profonde et convection
Les vents entraînent l’eau en surface
⇒ courants de surface
La rotation de la Terre :
sens de rotation des grands courants dans les bassins océaniques
⇒ circulation géostrophique
La gravité (Terre, Lune, Soleil) = le poids de l’eau :
⇒ circulation verticale, marées
Les courants océaniques en 1943
Interêt du spatial pour l’observation des océans
Les réseaux de mesure in situ
Routes
maritimes
ARGO/Coriolis 10 jours de mesures par le satellite Jason
L’océan physique et les mesures spatiales
Description de la
Les satellites permettent de « machine océan » et de ses
mesurer certains paramètres interactions avec l’atmosphère
physiques de l’océan:
Température de surface
Vent de surface
Topographie de surface Grande maturité de ces
techniques, bon niveau
(altimétrie) de coordination internationale
Dynamique de l’océan
Elévation du niveau de la mer
Marées
Etat de mer (vagues, houle)
Courant de surface
Salinité Techniques plus récentes,
Glaces de mer mais déjà largement exploitées
l’environnement marin et les mesures spatiales
Essentiellement les mesures de Assimilation dans des
l’océan « physique », plus:
modèles (MERCATOR / MyOcean) ,
pour avoir une synthèse
de l’état de l’océan
La couleur de l’eau: accès aux
concentrations en chlorophylle, et Imagerie optique:
donc à la concentration en
phytoplancton MODIS, Sentinel-3 (OLCI), GOCI
Le suivi des animaux marins, via les
systèmes Argos Système ARGOS
La détection de surfaces « lisses »,
liées à des nappes d’hydrocarbures,
des nappes d’algues Radar: radarsat, Sentinel-1
Mesures de paramètres en surface (1/2 – capteurs passifs)
Température, Salinité, Couleur de l’eau...
observable de surface (qq cm pour T°, salinité, qq m pour couleur)
couverture large, capacité d’imagerie de structures fines
celles-ci pouvant être issue de phénomènes d’advection ou de production
synthèses (journalières à mensuelles) pour des champs globaux
Température
Salinité
Chlorophylle
Imagerie optique, Radiométrie micro-onde
infra-rouge
10 20/03/2019Paramètres de surface (2/2 – imagerie radar)
courant de surface
Dégazage navire
Iceberg
vent
vagues, houle
11 20/03/2019Altimétrie
Variations du niveau
moyen
Surface moyenne:
géoide et circulation
grande échelle
Dynamique océanique: Météo marine:
Courants, tourbillons, vent, vagues
marées, ‘el niño’Le programme d’observation de la terre du CNES
3 main families:
Optical HR/THR
Operation phase Altimetry/radar
Atmosphere sounding
Ocean sciences drive a major
part of the program
Development phase
MerlinL’état de mer
Vents et vagues caractérisent « l’état de mer », qui affecte :
Le transport maritime, l’activité off-shore, la construction
des navires, le confort des marins,…
Le transport des pollutions marines
La sécurité en mer et en zone côtière
La biologie marine, le transport des sédiments
La formation et destruction des glaces de mer
Les échanges gazeux (CO2) et de chaleur avec l’atmosphère
La « couleur de l’eau » (propriétés optiques, albédo)
La mesure du vent et des vagues sont indispensables pour la météorologie
marine, et les études sur le climat.CFOSAT : Objectifs et enjeux Objectif principal de la mission CFOSAT : mesurer à l’échelle globale des océans et de façon répétitive le vent de surface et les propriétés spectrales des vagues. Pourquoi mesurer le vent et les vagues à la surface des océans ? Le vent est une des principales variables météorologiques régissant les modèles de prévisions,et une variable majeure forçant la dynamique océanique Le vent et les vagues sont “couplées”: les vagues naissent de l’énergie transmise par le vent PI (Principal Investigator): Danièle Hauser (LATMOS), Liu Jianqiang (NSOAS) France: CNRS, Ifremer, Meteo-France, SHOM…
Spectre des vagues: représentation
Diagrame direction de propagation / fréquence- Avant CFOSAT:
longueur d’onde:
Spectres de vague
mer du vent : vagues formées par le vent local par imagerie SAR
Houle: vagues propagées loin de leur région d’origine
Suivi des
Fréquence des houles
vagues
exemple d’une mer mixte: Spectre
houle + mer de vent 2DCFOSAT China-France Oceanography SATellite
Coopération France - chine ►SSO Orbit, 7am descending
►519 km altitude, 13-days cycle
Lancement fin 2018
SWIM, vagues
SCAT, vent
Mesure conjointe vent et vagues => état de mer
PI: Danièle Hauser (CNRS/LATMOS)CFOSAT : une mission innovante
CFOSAT est la première mission embarquant SWIM, un instrument
de mesure du spectre directionnel des vagues, très innovant
(diffusiomètre à 6 faisceaux à balayage conique), associé à SCAT,
diffusiomètre vent bi-faisceaux à balayage conique
Diffusiomètre: mesure le retour d’un écho envoyé vers la surface à
une incidence non nulle
1-10° => sensibilité au spectre des vaguesGenèse de la mission
Concepts aéroportés dès 1985: ROWS (USA-NASA), RESSAC/ STORM(CNRS/CNES)
Proposition VAGSAT au séminaire de prospective de Saint Malo (1993):
« VAGSAT est un mini-satellite – classe phases A/B.
Passage au CA du CNES décision de passage en phase C/D en décembre 2010.
Date de lancement initialement prévue: fin 2014.Oct 2009 20
État (2011) 21
Préparation segment sol côté français: partenariat Ifremer 22
Aléa de développement – surmontés, et lancement fin 2018!
Modification (rétroactive) des règles
d’exportations US
Nouvelles règles fin 2013
Assouplissement général, mais restriction plus forte
sur la Chine
Effet rétroactif: besoin de remplacer certains
composants déjà en place
=> Reconfiguration sur cette base, avec une
nouvelle date objectif de lancement en 2018
23Livraison instrument SWIM en Chine en
août 2017
AIT en cours
Lancement automne 2017
Visite présidentielle
début janvier!
Accord sur politique
de données !!!
24Lancement!
29 octobre 2018
25Statut CFOSAT
29 octobre 2018
Lancement réussi. Orbite injection excellente.
Plate forme configurée, satellite pointé terre.
30 octobre
Bande X activée. Kiruna et Inuvik testées.
Lien bord sol bande X -> ok
1er novembre
Plateau tournant SWIM libéré,
SWIM ON, mode stby, rotation cornets
TM traitées au centre de mission CNES/CLS
2 novembre
Calibrations internes SWIM. Expertises du centre de
mission.
3 novembre
SWIM passe en mode mission (tracking) !
Le centre de mission sort le premier spectre de vagues
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