(en français « Satellite d'observation des gaz à effet de serre »), plus fréquemment désignés sous l'acronyme GOSAT ou , sont deux satellites d'observation de la Terre de l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA) lancés en 2009 et 2018. Leur mission est de mesurer les émissions et absorptions des gaz à effet de serre (dioxyde de carbone et de méthane) sur plusieurs milliers de points de l'atmosphère terrestre. Développés à la suite de la signature du protocole de Kyoto, un accord international entré en vigueur en 2005 et visant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, le projet doit contribuer à mieux connaitre l'impact de l'activité humaine sur le bilan carbone de l'atmosphère terrestre et ainsi contribuer à mieux modéliser le changement climatique induit. GOSAT-1 est le premier satellite à effectuer des mesures systématiques depuis l'espace des gaz à effet de serre.

La plateforme des satellites GOSAT est développée par Mitsubishi Electric Corporation tandis que les instruments sont fournis par l'agence spatiale japonaise. Le projet est porté par le ministère de l'Environnement du Japon et l'Institut national d'études environnementales (NIES) . Ce dernier exploite les données collectées et les partagent avec la NASA et d'autres agences spatiales et organisations scientifiques de différents pays. Les deux satellites GOSAT, qui sont toujours opérationnels en 2023, doivent être remplacés par GOSAT-GW dont le lancement a eu lieu en 2025.

Contexte

Le réchauffement climatique est l'augmentation de la température moyenne de la surface terrestre en cours aux ainsi que, plus généralement, la modification des régimes météorologiques à grande échelle qui en résulte. L'une comme l'autre sont attribuées aux émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine comme le dioxyde de carbone et le méthane. Bien qu'il y ait eu des périodes précédentes de changement climatique, depuis le milieu du les activités humaines ont des conséquences sans précédent sur le système climatique de la Terre et provoquent des changements à l'échelle mondiale. Les conséquences planétaires pour la société sont particulièrement graves : augmentation des températures, accentuation de la fréquence et de la sévérité des sécheresses et des inondations.

Pour ces raisons la communauté internationale a décidé de réduire les émissions des gaz à effet de serre. Le protocole de Kyoto, rédigé sous l'égide des Nations-Unies, a été signé en 1997 et est entré en vigueur en . Pour déterminer les effets à l'échelle mondiale des émissions des gaz à effet de serre, il est nécessaire de modéliser leur effet sur le climat et de mesurer précisément les quantités produites.

Objectifs

Au moment de la signature du protocole de Kyoto, la mesure des émissions et absorptions des gaz à effet de serre est effectuée par un réseau d'environ terrestres distribuées sur l'ensemble de la surface de la Terre ce qui est très insuffisant pour une évaluation précise des quantités échangées. Le projet japonais GOSAT ( ; en français « Satellite d'observation des gaz à effet de serre ») est mis sur pied au Japon pour améliorer l'estimation du volume des gaz à effet de serre produits et absorbés à l'échelle subcontinentale (plusieurs milliers de kilomètres) en utilisant des instruments basés dans l'espace qui permettent de multiplier les points de mesure. Les données collectées sont utilisées pour assister les administrations chargées de l'environnement dans l'évaluation du bilan carbone de l'écosystème terrestre et pour réaliser une évaluation des émissions et absorptions à l'échelle régionale. Les données recueillies permettront aux scientifiques d'améliorer leur connaissance du cycle mondial du carbone, de la distribution mondiale et de la variation temporelle des gaz à effet de serre et de leur influence sur le climat. Le projet a également pour objectif de développer de nouvelles méthodologies pour mesurer les gaz à effet de serre depuis une plateforme satellitaire.

Historique du projet GOSAT

GOSAT est un projet conjoint de l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA), du ministère de l'Environnement du Japon (MOE) et de l'Institut national d'études environnementales (NIES). L'Agence spatiale est responsable du développement du satellite et des instruments, des opérations de lancement et de la gestion des opérations en orbite (dont la collecte de données). NOES est chargé du développement des programmes de traitement des données et de l'utilisation des résultats. Le ministère MOE finance les développements. La plateforme des satellites est fournie par le conglomérat japonais Mitsubishi Electric Corporation (MELCO).

Caractéristiques techniques du satellite

Le satellite GOSAT et son successeur GOSAT-2, également appelés (en japonais , ce qui signifie littéralement « respiration » ou « vitalité »), sont des satellites stabilisés sur trois axes pesant respectivement et pour GOSAT-1 et GOSAT-2. Ils sont alimentés en énergie par des panneaux solaires qui produisent environ . GOSAT-1 a une mémoire de masse de et ses instruments ont une masse totale de .

Instruments

GOSAT mesure les gaz à effet de serre à l'aide d'une suite instrumentale appelé TANSO ( en français « Capteur thermique et proche infrarouge pour l'observation du carbone »). Cette suite instrumentale comprend deux instruments TANSO-FTS et TANSO-CAI.

TANSO-FTS

L'instrument TANSO-FTS () est un interféromètre de Michelson qui utilise les interférences optiques pour effectuer ses mesures. Celle-ci est scindée à l'intérieur de l'instrument en deux faisceaux qui suivent des chemins optiques de longueur différente. Les faisceaux lumineux sont recombinés et le décalage temporel génère des interférences. FTS mesure l'intensité de l'interférence tout en modifiant de manière continue l'écart entre les deux chemins optiques. En effectuant une opération mathématique, baptisée transformée de Fourier, l'instrument produit un spectre qui représente la distribution de l'intensité lumineuse sur une partie du spectre lumineux. FTS analyse la lumière du Soleil réfléchie par la surface de la Terre et celle émise par la Terre et les nuages. La première est observée à travers trois bandes spectrales situées dans le proche infrarouge lorsque le satellite survole la face éclairée de la Terre tandis que la seconde est observée à travers une quatrième bande spectrale située dans l'infrarouge thermique lorsque le satellite survole la face nocturne de la Terre. La quatrième bande spectrale n'est pas analysée par interférence mais par mesure dans sept canaux étroits. L'instrument analyse le dioxyde de carbone, le méthane et la vapeur d'eau.

La couverture complète de la Terre est obtenue en trois jours durant lesquels un total de sont effectuées. Mais seules celles réalisées en l'absence de couverture nuageuse (déterminé à l'aide des données fournies par l'instrument TANSO-CAI) peuvent être utilisées pour déterminer la quantité de dioxyde de carbone et de méthane présent dans l'atmosphère. Cela représente 2 à 5 % des données collectées (entre utilisables) un nombre nettement supérieur aux effectuées par des stations terrestres.

+Spécifications de FTS Caractéristique Bande spectrale Bande spectrale Bande spectrale Bande spectrale Bande spectrale (µm) 0,758-0,775 1,56-1,72 1,92-2,08 5,56-14,3 résolution spectrale (cm-1) 0,2Observation de la polarisation Oui NonGaz observé Oxygène Dioxyde de carbone et méthane Dioxyde de carbone et vapeur d'eau Dioxyde de carbone et méthaneChamp de vue 15,8 millirads soit

TANSO-CAI

L'instrument TANSO-CAI () est une caméra utilisée pour calculer l'épaisseur et l'étendue de la couverture nuageuse et déterminer la quantité d'aérosols présents en suspension, ce qui permet d'éliminer les erreurs de mesure de d'instrument TANSO-FTS.

+Spécifications de CAI Caractéristique Bande spectrale n°1 Bande spectrale n°2 Bande spectrale n°3 Bande spectrale n°4Bande spectrale (µm) 0,370-0,390 (0,380) 0,664-0,684 (0,674)0,860-0,880 (0,870) 1,56-1,65 (1,60) Fauchée Résolution spatiale au nadir

Déroulement des missions GOSAT

GOSAT est lancé avec sept satellites plus petits le par une fusée japonaise H-A-202 décollant de la base de lancement de Tanegashima. Il est placé sur une orbite héliosynchrone de avec une inclinaison orbitale de 98°. Le cycle orbital est de et l'heure solaire de passage au nœud descendant est ± 15". Le satellite a une durée de vie minimum de cinq ans mais il est toujours opérationnel en 2023. Le satellite GOSAT-2 est lancé par une fusée japonaise H-A-202 le . cycle orbital et l'heure solaire de passage au nœud descendant sont identiques.

Successeur : le satellite GOSAT-GW

vignette|Maquette du GOSAT-GW. La mise en orbite du successeur des satellites GOSAT est programmée pour . Baptisé GOSAT-GW () ce satellite de doit reprendre à la fois la mission des satellites GOSAT et celle du satellite GCOM-W Lancé en 2012 pour effectuer des mesures portant sur le cycle de l'eau). Pour ce faire, le satellite emporte deux instruments qui sont des versions améliorées de ceux emportés par GOSAT et GCOM-W.

+Comparaison des caractéristiques de GOSAT-GW avec les satellites GOSAT et GCOM-W qu'il doit remplacer Caractéristique GOSAT-GW GOSAT-2 (Ibuki-2) GCOM-W (Shizuku)Date lancement 2024 2018 2012 Masse Durée de vie minimum 7 ans 5 ans 5 ansPuissance électrique Altitude Cycle orbital 3 jours 6 jours 16 joursHeure de passage au nœud descendant 13:30 13:00 13:30Instruments TANSO-3 : Spectromètre infrarouge AMSR-3 : Radiomètre micro-onde Spectromètre infrarouge TANSO-FTS-2 et TANSO-CAI-2 AMSR-2 : Radiomètre micro-onde

Notes et références

Voir aussi

Bibliographie

Articles connexes Gaz à effet de serre GOSAT-GW Mesures par satellite du dioxyde de carbone Orbiting Carbon Observatory

Liens externes

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