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Évaluation des futures missions spatiales de suivi des gaz à effets de serre

NOVELTIS a développé, en collaboration avec le LSCE, un “Simulateur mission” unique permettant d’évaluer l’apport théorique des futures missions MicroCarb et MERLIN de suivi de la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre (CO2 et CH4) sur la précision attendue de l’estimation des flux de surface à large échelle (entre 500 et 1000 km).

Le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4) atmosphériques sont deux des plus importants gaz à effet de serre. Pour une meilleure projection des liens étroits et complexes existants entre cycle du carbone et changement climatique, il devient crucial de pouvoir quantifier précisément et à grande échelle les flux de CO2 et de CH4 entre l’atmosphère et les surfaces terrestres et océaniques.
Le réseau de stations au sol et les mesures avions permettent de suivre très précisément et sans biais l'évolution temporelle de la concentration atmosphérique de ces gaz à effet de serre (GES) mais souffrent d’une couverture spatiale limitée. Les missions spatiales fournissent un échantillonnage spatio-temporel beaucoup plus complet de la concentration de ces gaz, intégrée sur la colonne atmosphérique (XCO2 et XCH4), au prix toutefois d’une moindre précision et de l’existence d’erreur de mesures systématiques.
L’estimation des flux émis/absorbés par la surface à partir de ces données requiert la mise en œuvre de systèmes d’inversion utilisant des modèles de chimie-transport atmosphérique.
Les futures missions spatiales MicroCarb (CNES) et MERLIN (DLR-CNES) permettront le suivi de la colonne intégrée en XCO2 et XCH4, respectivement, à l'échelle mondiale et doivent être lancées en 2021 et 2024.

Détails du projet

Catégories :

Spatial

Mots clés :

Bilan carbone, MERLIN, Microcarb, OSSE, Réduction d'incertitude, Satellite

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Évaluation des futures missions spatiales de suivi des gaz à effets de serre

NOVELTIS a développé un “Simulateur mission” unique permettant d’évaluer l’apport théorique des futures missions MicroCarb et MERLIN de suivi de la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre (CO2 et CH4) sur la précision attendue de l’estimation des flux de surface à large échelle (entre 500 et 1000 km).

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Spatial

Mots clés :

Bilan carbone, MERLIN, Microcarb, OSSE, Réduction d'incertitude, Satellite

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Le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4) atmosphériques sont deux des plus importants gaz à effet de serre. Pour une meilleure projection des liens étroits et complexes existants entre cycle du carbone et changement climatique, il devient crucial de pouvoir quantifier précisément et à grande échelle les flux de CO2 et de CH4 entre l’atmosphère et les surfaces terrestres et océaniques.
Le réseau de stations au sol et les mesures avions permettent de suivre très précisément et sans biais l'évolution temporelle de la concentration atmosphérique de ces gaz à effet de serre (GES) mais souffrent d’une couverture spatiale limitée. Les missions spatiales fournissent un échantillonnage spatio-temporel beaucoup plus complet de la concentration de ces gaz, intégrée sur la colonne atmosphérique (XCO2 et XCH4), au prix toutefois d’une moindre précision et de l’existence d’erreur de mesures systématiques.
L’estimation des flux émis/absorbés par la surface à partir de ces données requiert la mise en œuvre de systèmes d’inversion utilisant des modèles de chimie-transport atmosphérique.
Les futures missions spatiales MicroCarb (CNES) et MERLIN (DLR-CNES) permettront le suivi de la colonne intégrée en XCO2 et XCH4, respectivement, à l'échelle mondiale et doivent être lancées en 2021 et 2024.
Durant la phase de développement de ces missions, il est important de pouvoir évaluer leurs performances attendues, en termes d’erreur sur les flux de surface qui seront estimés, en fonction de différents scénarios de configurations instrumentales et de causes plausibles d’erreurs de mesure, aléatoires et systématiques.
Les erreurs aléatoires non-corrélées diminuent statistiquement avec l’accumulation des données (agrégation temporelles et spatiales) et leur seule analyse peut conduire à une image trop optimiste des performances théoriques de la mission spatiale pour la caractérisation des flux de surface. Ce n’est en revanche pas le cas des erreurs systématiques qui peuvent donc très fortement limiter l’exploitation de données satellites pour contraindre les flux de surface.

Moyens employés

  • NOVELTIS a développé, en collaboration avec le LSCE, un "simulateur mission" permettant d'évaluer l’apport théorique d’un système d’observation de la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre sur la précision attendue de l'estimation des flux de carbone émis/absorbés par la surface à large échelle (entre 500 et 1000 km).

  • Cet outil a été appliqué aux missions MicroCarb et MERLIN afin de calculer les réductions d'incertitude attendues sur les flux de CO2/CH4 émis et absorbés par la surface.

Résultats

  • Nous avons pu calculer les performances théoriques des missions MicroCarb et MERLIN et démontré leur apport en termes de gains de connaissances attendus sur la quantification des puits/sources de CO2 et CH4 à l'échelle mondiale par rapport aux systèmes d'observation existants (réseau stations sol, autres instruments satellites).

  • Nous avons pu quantifier i) l'impact de différentes configurations instrumentales sur la contrainte sur les flux de surface et ii) l'impact de différents causes probables d'erreurs de mesure systématiques qui pourraient pénaliser l'exploitation opérationnelle des données. Ces résultats doivent guider les choix à effectuer dans la préparation des chaînes opérationnelles de traitement de données de ces deux instruments.

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