Crédit d'image: ESA
L’Agence spatiale européenne a démontré la capacité de son satellite de surveillance de la Terre Envisat à suivre les niveaux d’eau des lacs et des rivières intérieurs; des points sur la Terre qui étaient auparavant invisibles à l'altimétrie radar précédente. L'altimètre radar 2 à bord d'Envisat envoie 1800 impulsions radar par seconde à partir de 800 km d'altitude, puis calcule le temps de retour - cela indique à l'appareil sa distance exacte par rapport à la planète. Une équipe a parcouru les données brutes d'Envisat et a trouvé un moyen d'extraire les niveaux d'eau de la rivière en repérant des types spécifiques d'échos radar. L'ESA publiera 12 ans de niveaux fluviaux que les scientifiques pourront étudier.
Depuis plus d'une décennie, l'ESA utilise des satellites pour faire rebondir les impulsions radar de la Terre et mesurer précisément la hauteur des surfaces océaniques et terrestres. Mais les lacs et les rivières intérieurs ont-ils été des angles morts efficaces pour l'altimétrie radar? du moins jusqu'à présent.
La semaine prochaine, l'ESA présente une nouvelle gamme de produits appelée River and Lake Level de l'Altimétrie qui fournit des informations auparavant inaccessibles sur les niveaux d'eau des principaux lacs et rivières à la surface de la Terre, dérivées des mesures d'altimètre radar Envisat et ERS.
Les hydrologues peuvent utiliser ces nouvelles données pour surveiller les hauteurs des rivières autour de la planète, évaluer l'impact du réchauffement climatique et aider à la gestion des ressources en eau. Les plans d'eau intérieurs sont des sources importantes d'eau et de nourriture pour les personnes qui les entourent. Ce sont aussi souvent des régions de biodiversité maximale et représentent les premiers indicateurs du changement climatique régional.
Un nouvel algorithme de traitement a été développé pour extraire les résultats au niveau des rivières et des lacs à partir des données altimétriques radar brutes. L’effort de développement a été dirigé par la professeure Philippa Berry de l’Université britannique De Montfort: «Le nouveau produit altimètre radar est un grand pas en avant pour les hydrologues. Cela leur donne un nouvel outil pour étudier à la fois les changements historiques des niveaux des nappes phréatiques et des données d'une importance cruciale à utiliser dans les modèles de prévision de la disponibilité de l'eau, de la production d'énergie hydroélectrique, des inondations et des sécheresses et des changements climatiques globaux.
L’altimètre radar 2 (RA-2), embarqué à bord du satellite environnemental Envisat de l’ESA, est le prolongement amélioré des altimètres radar antérieurs des engins spatiaux ERS-1 et ERS-2. De son orbite polaire de 800 km de haut, il envoie 1800 impulsions radar distinctes vers la Terre par seconde, puis enregistre le temps de retour de leurs échos? chronométrer leur voyage jusqu'à moins d'une nanoseconde pour calculer la distance exacte à la planète ci-dessous.
Les altimètres radar ont d'abord volé dans l'espace dans les années 1970, à bord du Skylab et du Seasat de la NASA. Ces premiers efforts sont restés fermement concentrés sur les océans, alors que les surfaces terrestres moins lisses renvoyaient des signaux indéchiffrables. Mais à mesure que la technologie s'est améliorée, des données fiables sur la hauteur du terrain sont devenues disponibles. Le RA-2 d'Envisat est doté d'un système innovant de suivi «à quatre roues motrices» lui permettant de maintenir le contrat radar même lorsque le terrain sous-marin passe de l'océan à la glace ou à la terre ferme.
Mais les rivières et les lacs se sont avérés des cibles plus difficiles. Les grands lacs et les grands fleuves comme l’Amazonie ont souvent renvoyé des signaux radar «humides» alléchants, mais les échos de la terre ferme voisine ont déformé la plupart de ces signaux.
Estimant qu'une surveillance à part entière du niveau des rivières et des lacs était néanmoins possible, l'ESA a attribué un contrat à l'Université De Montfort pour développer un logiciel approprié, l'Université de Lancaster prodiguant des conseils sur l'hydrologie de terrain.
L'équipe de l'Université De Montfort a procédé en examinant minutieusement de nombreux gigaoctets de données brutes acquises sur les rivières et les lacs, en prenant note du type de formes d'écho qui se sont produites. Ils ont trié différentes formes d’échos en catégories distinctes, puis ont créé un processus automatisé pour reconnaître ces formes dans des signaux «humides» et éventuellement en extraire des données utilisables.
"Pour ce faire, la forme de chaque écho individuel doit être analysée et le temps exact correspondant à la composante d'écho du lac ou de la rivière doit être calculé", a expliqué le professeur Berry. «En plus d'identifier et d'éliminer l'écho des terres environnantes, ce processus est compliqué par la fréquence des îles et des bancs de sable, en particulier dans les systèmes fluviaux. Mais en fin de compte, cette approche s'est avérée très efficace, avec une récupération réussie des hauteurs de la majorité des principaux systèmes fluviaux et lacustres de la Terre. »
La semaine prochaine verra la sortie des premiers produits de démonstration utilisant ce nouvel algorithme, contenant des données représentatives des sept dernières années pour les rivières et les lacs en Afrique et en Amérique du Sud. Il est prévu que les données altimétriques mondiales des 12 dernières années seront ensuite retraitées pour fournir aux hydrologues des informations historiques, précieuses pour évaluer les tendances à long terme.
L'ESA a également l'intention d'installer des logiciels opérationnels sur son segment sol afin que le produit puisse à terme être livré aux utilisateurs en temps quasi réel, dans les trois heures ou moins suivant son acquisition depuis l'espace.
Les hydrologues n'ont besoin d'aucune connaissance préalable de l'altimétrie radar pour utiliser les nouvelles données, un produit connu sous le nom de River Lake Hydrology fournissant des données correspondant aux points de traversée de la rivière, comme s'il y avait de véritables jauges de rivière en place.
Ces jauges sont le moyen traditionnel par lequel les mesures du niveau des rivières et des lacs sont obtenues, mais leur nombre in situ a fortement diminué au cours des deux dernières décennies. Le nouveau produit compensera ce manque croissant de données au sol.
L'autre produit est appelé River Lake Altimetry, destiné aux spécialistes de l'altimétrie, et fournit tous les points de passage pour un plan d'eau, ainsi que des informations détaillées sur toutes les corrections instrumentales et géophysiques.
Les aperçus des deux produits sont accessibles via un site Web dédié (voir la barre de droite) ou sur un CD gratuit? email [email protected] pour commander une copie. Les deux produits sont officiellement annoncés lors de la conférence Hydrology from Space, qui débutera lundi 29 septembre à Toulouse.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
