Le satellite EarthCARE de l’ESA a livré les premières images de son radiomètre à large bande, qui donnent un avant-goût de ce qui nous attend une fois qu’il sera pleinement opérationnel. Ces premières images offrent un aperçu fascinant des subtilités de l’équilibre énergétique de notre planète, un équilibre délicat qui régit notre climat.
Le bilan énergétique de la Terre tient compte de la quantité d’énergie qu’elle reçoit du soleil, du rayonnement solaire et de la quantité de rayonnement thermique que la Terre émet vers l’espace.
Influencé par de nombreux facteurs, notamment les nuages, les aérosols et les gaz à effet de serre, cet équilibre est essentiel au maintien des températures relativement stables de la Terre.
Bien qu’il soit bien connu que les activités humaines augmentent les concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, les aérosols pénètrent également dans l’atmosphère à partir des installations industrielles, du trafic et des pratiques agricoles, ainsi qu’à partir de sources naturelles.
Les températures mondiales augmentent. Il est donc essentiel de comprendre et de surveiller le bilan radiatif pour étudier et résoudre les problèmes liés au climat. C’est pourquoi l’ESA, en collaboration avec l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (JAXA), a construit le satellite EarthCARE.
EarthCARE a été conçu pour mesurer divers aspects de notre atmosphère afin de nous aider à comprendre comment les nuages et les aérosols réfléchissent l’énergie solaire entrante vers l’espace et comment ils piègent l’énergie infrarouge sortante.
Ces informations sont cruciales pour comprendre le changement climatique et pour prédire la vitesse à laquelle les nuages et les aérosols pourraient perdre leur effet de refroidissement global actuel à l’avenir.
Il est remarquable de constater que, bien qu’il n’ait été lancé qu’il y a un peu plus d’un mois, EarthCARE a déjà renvoyé les premières données de son radar de profilage des nuages.
Et maintenant, son radiomètre à large bande démontre également ses capacités impressionnantes.
Simonetta Cheli, directrice des programmes d’observation de la Terre à l’ESA, a déclaré : « Bien sûr, nous n’avons jamais douté du potentiel du radiomètre à large bande EarthCARE, mais nous voyons ici, à un stade aussi précoce de la mission, que l’instrument fonctionne très bien et fournit d’excellentes données.
« Chacun des différents instruments du satellite a un rôle extrêmement important à jouer. Lorsque tous fonctionneront en harmonie et que le satellite sera mis en service, la communauté scientifique et les prévisionnistes météorologiques disposeront d’un outil puissant pour faire progresser notre compréhension de l’équilibre énergétique de la Terre, faire progresser la science du climat et améliorer les prévisions météorologiques. »
Essentiel à la mission, le radiomètre à large bande mesure les flux radiatifs au sommet de l’atmosphère terrestre.
Alors que le satellite se déplace sur son orbite, le radiomètre à large bande est unique dans le fait qu’il observe l’atmosphère depuis trois directions simultanément.
Ces informations permettront aux scientifiques de mesurer avec précision la quantité d’énergie solaire réfléchie vers l’espace et la quantité d’énergie thermique émise simultanément par la surface de la Terre.
Les trois angles de vision différents du radiomètre à large bande (un directement en dessous du satellite, un devant la trajectoire du satellite (vers l’avant) et un derrière la trajectoire du satellite (vers l’arrière)) sont essentiels pour capturer des vues tridimensionnelles systématiques du rayonnement réfléchi et émis.
La comparaison de ces données avec le rayonnement calculé à partir des mesures combinées des autres instruments du satellite améliorera considérablement notre compréhension des interactions aérosols-nuages-rayonnement.
L’image ci-dessus a été prise le 18 juillet, quelques heures seulement après le début des mesures du radiomètre à large bande. Elle montre la luminosité dans la vue vers l’avant le long de la trajectoire orbitale d’EarthCARE à travers la Méditerranée occidentale, sur un tronçon d’environ 1 300 km allant du nord de l’Espagne à l’Algérie.
La luminosité indique la quantité d’énergie solaire réfléchie vers l’espace. Par exemple, les nuages blancs brillants réfléchissent beaucoup de lumière solaire, représentés en rouge, tandis que la mer réfléchit peu de lumière solaire vers le satellite et apparaît sombre, représentée en bleu.
Alors que les données montrent une nette transition entre la côte espagnole et la mer Méditerranée, il y a peu de différence en haute mer. Le passage de couleurs plus sombres à plus claires sur la côte algérienne est dû à la présence d’aérosols et de nuages fins.
L’image ci-dessous montre les montagnes de l’Atlas, où les nuages d’orage s’élèvent à 10 km dans l’atmosphère. Les trois angles de vue différents du radiomètre à large bande capturent les nuages à partir de positions légèrement différentes.
Cela peut être observé dans les positions apparentes des ombres des nuages par rapport aux nuages : elles semblent être au nord du nuage pour la vue vers l’avant, à l’est pour la vue vers le bas et au sud pour la vue vers l’arrière.
Cette combinaison d’angles de vue constitue la force de l’instrument : une seule vue ne révélerait pas entièrement la lumière du soleil ou le rayonnement thermique réfléchi ou émis par les nuages et autres éléments. La vue sous plusieurs angles recueille des informations sur la distribution directionnelle de l’énergie observée au sommet de l’atmosphère.
Disposer de cette vue tridimensionnelle à l’échelle mondiale, ainsi que des données des trois autres instruments d’EarthCARE (le radar de profilage des nuages, le lidar atmosphérique et l’imageur multispectral), est essentiel pour faire progresser la science du climat.