Télédétection des Océans : quels défis pour le futur ? René GARELLO, Bertrand CHAPRON

Défis Objectifs principaux Objectifs spécifiques Estimation précise des paramètres géophysiques Prédictions en temps et en espace Amélioration des modèles Objectifs spécifiques Intégration de la physique des capteurs et du comportement électromagnétique, Analyse combinée des données satellites(+ rejeux) Amélioration des simulations numériques, des observations et analyse statistiques. JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008 Page 2

GEOSS A Global Earth Observation System of Systems JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

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Enjeux Manque d’accès aux données et aux bénéfices associés dans les pays en développement. Besoin d’expansion des infrastructures techniques. Trous spatiaux et temporels dans les données. Intégration des données et interopérabilité limitées. Incertitude sur la continuité des observations. Implication des utilisateurs inadéquate. Besoin d’amélioration des systèmes de traitement afin de transformer les données en information utile. JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Problèmes principaux Gigantesque flux de données Imagerie (SAR), mesures satellites (diffusiomètres, altimètres, …) et in situ fournissent des petabytes (10^15) de données. Résolution spatiale inadaptée Besoin de mieux définir la résolution spatiale en fonction des phénomènes observés. Résolution temporelle Temps de revisite trop long Mais plus de satellite à venir  plus de données… JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Données disponibles et besoins 15-20 ans d’observations continues Observation globale de la SST, des vents de surface, de la topographie de l’océan , de l’état de mer, des productions primaires, … Utilisation combinée et mélange (« blending ») des données actuelles et passées Correction entre capteurs Divergence entre les données Trous dus aux conditions d’acquisition Echelle des données vs paramètres Acquisitions combinées (multi-capteurs) JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Exemple de combinaison Cercles bleus : estimation de la direction de propagation de la houle à partir du SAR Lignes : trajectoires depuis la source (et depuis la génération de la houle); codage couleur fonction du temps de propagation. Fournit une co-localisation facilitée pour les autres capteurs (altimètres, bouées, …) JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Besoin de haute résolution Problème : les altimètres fournissent des mesures excellentes (et très précises) mais la fauchée est très étroite. Les événements meso-échelles ne sont pas couverts correctement. Solutions : altimètres multiple. Altimètres multi-faisceaux. Coût très élevé. Utilisation de SAR (en service) meilleure solution: très haute résolution spatiale, utilisation d’information polarimétrique, interferométrie, … JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Exemple haute résolution (1) Image SAR + intensité du vent Couleur de l’océan (concentration de chlorophylle ) Convergence & divergence JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Exemple haute résolution (2) Image SAR + intensité du vent SST (température de surface) Fronts JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Exemple de mesure de courants Vitesses radiales à partir de la mission SRTM (topographie radar navette spatiale) vs modèle. JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Nouveaux développements SSSS (Sea surface salinity from space) – ESA SMOS ; NASA Aquarius ESSP (L-Band) Défis dus à la précision (0.1 psu), Paramètres liés à la SST, TB, rugosité de surface dans le modèle. Mesures en zones côtières Schémas de courants de surface très complexes, Prise en compte de la bathymétrie, du cycle des marées, du vent local et de l’état de mer, Interférométrie le long de la trace (along-track) ; techniques de fréquence instantanée, Très haute résolution spatiale, mais sur une seule composante, Combinaison avec des données in situ et du radar HF (résolution temporelle), Détection et suivi de pollutions. JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Surveillance - Sécurité JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Signaux d’opportunité Surface éclairée par GPS, … Galileo, émissions VHF, … Satellite Signal direct Signal réfléchi Réflectivité dépend des paramètres de surface, de la géométrie, des mouvements, … JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008

Conclusions Interactions entre ondes électromagnétiques et surface de l’océan pilotées par les phénomènes physiques. Actuellement seuls des modèles empiriques (algorithmes d’inversion) peuvent retrouver ces paramètres. Compréhension de la physique des couches supérieures de l’océan à améliorer. Télédétection seul moyen pour fournir des indications entre les interactions air-mer et les processus biologiques ou physiques. Surveillance temps-réel Analyses à grande échelle JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008 Page 16

Futur Mesures combinées de capteurs différents (Optique, radar, infra-rouge, …) Produits géophysiques multi-capteurs Gestion de données Analyse de données Fouille de données JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008