Megha-Tropiques, premier satellite franco-indien pour l’étude du cycle de l’eau

Les régions intertropicales reçoivent en moyenne plus d’énergie du Soleil qu’elles n’en renvoient vers l’espace et l’énergie excédentaire est transportée vers les régions tempérées et polaires par les mouvements de l’atmosphère et de l’océan. Toute modification du bilan énergétique des zones tropicales a donc des conséquences sur le climat de la planète tout entière. En particulier, l’étude du cycle de l'eau dans l'atmosphère tropicale revêt une importance fondamentale car il est un élément déterminant du climat de notre planète, intervenant d'une façon majeure dans les échanges d'énergie sous forme radiative ou de chaleur latente.

La mission Megha-Tropiques (1), réalisée par le CNES et l’ISRO (les agences spatiales française et indienne), a été conçue pour étudier le cycle de l’eau atmosphérique et les échanges d’énergie du système Terre-océan-atmosphère dans les régions intertropicales. Grâce à la combinaison originale des instruments embarqués (2), en particulier des instruments micro-ondes qui peuvent sonder à l’intérieur des nuages, et à une orbite très inclinée (altitude 865 km, inclinaison 20°) permettant de visiter jusqu’à 6 fois pas jour une même région tropicale, la mission permettra de mieux comprendre les mécanismes du climat tropical afin de mieux anticiper et gérer leur impact sur les populations (en particulier via les moussons et les cyclones) et les économies locales.

Les objectifs scientifiques de la mission Megha-Tropiques s’articulent autour de trois grands axes :

• la mesure du bilan d’eau et d’énergie de la région tropicale : la combinaison instrumentale originale, qui consiste en la mesure simultanée de l’énergie infrarouge sortante et du profil d’humidité dans la troposphère, va permettre de surveiller l’effet de serre atmosphérique et d’explorer sa sensibilité à la distribution verticale d’humidité, élément encore méconnu des mécanismes d’amplification des réponses climatiques de la vapeur d’eau.
• l’étude du cycle de vie des orages tropicaux : la haute répétitivité des mesures de la mission permettra de documenter de manière précise les différentes phases caractéristiques des développements orageux.
• la prévision météorologique des cyclones et autres évènements intenses : les observations de Megha-Tropiques seront délivrées en temps réel aux agences météorologiques du monde entier qui les utiliseront pour la prévision à l’échelle régionale.

Par ailleurs, Megha-Tropiques contribuera à améliorer l’estimation des précipitations, avec des applications attendues en hydrologie tropicale et pour le suivi du cycle de l’eau continentale.

Pour atteindre ces objectifs scientifiques, l’ensemble des instruments et des observations feront l’objet d’un vaste plan de validation mené dans plusieurs régions tropicales. Des instruments de mesures seront déployés en Inde, en Afrique de l’Ouest, au Brésil, dans les Caraïbes et dans l’île de la Réunion. Ce plan de validation implique de nombreux laboratoires en France et à l’étranger.

Enfin, des accords de coopération entre les agences spatiales nationales permettront de mutualiser les données scientifiques du satellite Megha-Tropiques avec celle de la mission GPM – Global Precipitation Measurement, une constellation de satellites dédiée à l’étude globale des précipitations, qui doit assurer à terme une couverture de la quasi-totalité de la planète. Cette coopération va décupler l’impact scientifique et la notoriété de Megha-Tropiques.

Les laboratoires de l’IPSL sont fortement impliqués dans la mission, avec plusieurs dizaines de chercheurs, d’ingénieurs et de doctorants de l’UPMC et de l’UVSQ participant au projet :

• Les algorithmes d’inversion ont été développés par les chercheurs, enseignants-chercheurs et ingénieurs dans les laboratoires de l’IPSL. Les données seront intégrées dans le centre de gestion et de traitement des données ICARE ;
• Le LATMOS a d’importantes responsabilités sur la mise au point et la fourniture de méthodes d'estimation des précipitations et de vapeur d'eau atmosphérique à partir des observations des instruments Madras et Saphir, respectivement. Il jouera également un rôle majeur pour la validation des observations, en particulier en mettant en œuvre, sur des avions, des instruments qu’il a développés (le système RALI) ;
• Le LOCEAN est impliqué dans l’étalonnage et la validation des données ;
• Le LMD, qui a fourni une partie de l’instrument ScaRaB (Scanner for Radiation Budget) et les estimations des flux radiatifs, est aussi fortement impliqué dans l’exploitation des données. Les responsables scientifiques français de la mission, Michel Desbois jusqu’en 2007 et Rémy Roca depuis, sont tous les deux chercheurs au LMD. L’équipe Cycle de l’eau et de l’énergie dans les tropiques a par ailleurs développée une série d’algorithmes pour quantifier les précipitations cumulées et la distribution des précipitations et du rayonnement au sein du cycle de vie des orages tropicaux. Le laboratoire participera aussi aux campagnes de validation des données.
• L’IPSL enfin offre un support logistique important à la mission à travers la coordination des interfaces entre les laboratoires et ICARE, la gestion financière et l’aide à la communication.

Notes

1. Megha signifie « Nuage » en sanskrit
2. Les instruments embarqués sur la plateforme indienne IRS incluent
   1. le radiomètre micro-ondes MADRAS, instrument principal de la mission, destiné à l’étude des précipitations et des propriétés des nuages, a été réalisé conjointement par les agences CNES et ISRO. EADS-ASTRIUM a développé sous contrat CNES, les sous-ensembles micro-ondes de cet instrument ;
   2. le sondeur micro-ondes SAPHIR qui restituera les profils de vapeur dans l’atmosphère entre 0 et 12 km a été réalisé sous la responsabilité du CNES ;
   3. l’instrument SCARAB qui mesurera les flux radiatifs résultant du rayonnement solaire réfléchi au sommet de l’atmosphère et du rayonnement infrarouge émis par la terre vers l’espace a été réalisé également sous la responsabilité du CNES ;
   4. le récepteur GPS ROSA en radio-occultation fourni par l’ISRO, délivrera les profils de température et d’humidité dans l’atmosphère.

Pour en savoir plus

Voir le site de Megha-Tropiques

Contacts

Rémy Roca , tél. : 01 44 27 21 67