La mission Topographie des eaux de surface et des océans effectuera des mesures sur plus de 95 % des lacs, rivières et réservoirs de la Terre.
L’eau est la vie, mais malgré toute son importance, l’humanité a une vision étonnamment limitée des masses d’eau douce de la Terre. Les chercheurs ne disposent de mesures fiables du niveau d’eau que pour quelques milliers de lacs dans le monde et de peu ou pas de données sur certains des systèmes fluviaux importants de la planète. Le futur satellite SWOT (Surface Water and Ocean Topography ) comblera cette énorme lacune. En aidant à fournir une meilleure compréhension du cycle de l’eau de la Terre, il contribuera à la fois à une meilleure gestion des ressources en eau et à élargir les connaissances sur la façon dont le changement climatique affecte les lacs, les rivières et les réservoirs.
Fruit d’une collaboration entre la NASA et l’agence spatiale française Centre National d’Études Spatiales (CNES), avec des contributions de l’Agence spatiale canadienne et de l’Agence spatiale britannique, SWOT devrait être lancé en novembre depuis la Vandenberg Space Force Base en Californie. Des ingénieurs et des techniciens terminent les travaux sur le satellite dans une installation gérée par Thales Alenia Space à Cannes, en France.
SWOT a plusieurs tâches clés, notamment la mesure de la hauteur des masses d’eau à la surface de la Terre. Au-dessus de l’océan, le satellite sera en mesure de “voir” des caractéristiques telles que des tourbillons de moins de 100 kilomètres de diamètre, plus petits que ceux que les précédents satellites au niveau de la mer pouvaient observer. SWOT mesurera également plus de 95% des lacs de la Terre de plus de 15 acres (6 hectares) et des rivières de plus de 330 pieds (100 mètres) de diamètre.
“Les bases de données actuelles contiennent peut-être des informations sur quelques milliers de lacs dans le monde”, a déclaré Tamlin Pavelsky, responsable des sciences de l’eau douce de la NASA pour SWOT, basé à l’Université de Caroline du Nord, Chapel Hill. “SWOT va pousser ce nombre entre 2 et 6 millions.”
En plus de mesurer la hauteur de l’eau – que ce soit dans un lac, une rivière ou un réservoir – SWOT mesurera également son étendue ou sa surface. Ces informations cruciales permettront aux scientifiques de calculer la quantité d’eau qui se déplace dans les masses d’eau douce. “Une fois que vous avez saisi le volume d’eau, vous pouvez mieux évaluer le bilan hydrique, ou la quantité d’eau entrant et sortant d’une zone”, a déclaré Lee-Lueng Fu, scientifique du projet SWOT au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. qui gère la partie américaine de la mission.
Ceci est important car le changement climatique accélère le cycle de l’eau de la Terre. Des températures plus chaudes signifient que l’atmosphère peut contenir plus d’eau (sous forme de vapeur d’eau), ce qui peut entraîner, par exemple, des tempêtes de pluie plus fortes qu’une région ne le ferait généralement. Ceci, à son tour, peut faire des ravages dans les fermes, endommageant les cultures. De tels changements accélérés peuvent rendre plus difficile la gestion des ressources en eau d’une communauté.
« À mesure que le cycle de l’eau de la Terre s’intensifie, la prévision de futurs événements extrêmes tels que les inondations et les sécheresses nécessite de surveiller à la fois les changements dans l’approvisionnement en eau de l’océan et la demande et l’utilisation de l’eau sur terre. Le regard global de SWOT sur toutes les eaux de surface sur Terre nous donnera exactement cela », a déclaré Nadya Vinogradova Shiffer, scientifique du programme SWOT au siège de la NASA à Washington.
Une image plus grande et meilleure
SWOT fournira ses données révolutionnaires à l’aide d’un nouvel instrument appelé l’interféromètre radar en bande Ka (KaRIn), qui fait rebondir les impulsions radar sur la surface de l’eau et reçoit le signal de retour avec deux antennes en même temps. Les antennes sont espacées de 33 pieds (10 mètres) sur une perche, permettant aux chercheurs de recueillir des informations sur une bande d’environ 75 miles (120 kilomètres de large) de la surface de la Terre – un chemin plus large que celui des prédécesseurs du satellite.
L’ingénierie requise pour ce type de système est délicate car une telle flèche d’antenne nécessite une stabilité incroyable et parce que les chercheurs ont besoin de calculs très précis pour produire des mesures des océans et des masses d’eau douce de la Terre. “L’idée de base de SWOT remonte à la fin des années 1990, mais transformer ce concept en réalité – toute cette ingénierie – a pris énormément de temps et d’efforts”, a déclaré Pavelsky.
Les satellites déjà en orbite peuvent mesurer la hauteur de l’eau – dans l’océan, les très grands lacs et les rivières très larges – ou la surface d’un plan d’eau. Mais pour calculer les changements de volume au fil du temps, les scientifiques doivent faire correspondre les mesures d’étendue et de hauteur prises par différents instruments à différents jours. Il est donc difficile de déterminer les détails de base, comme la quantité d’eau qui coule dans les rivières du monde et la variation de ce volume. “On pourrait penser que nous le saurions déjà”, a déclaré Pavelsky. “Mais pour beaucoup de rivières dans le monde, il n’y a tout simplement pas beaucoup de ces types de mesures.”
SWOT éliminera le besoin de concilier les informations d’étendue et de hauteur de différents satellites, et en même temps, le satellite donnera aux chercheurs une vue globale de l’eau de surface de la Terre. “Ce sera un énorme changement dans nos connaissances et notre compréhension de l’eau douce”, a déclaré Sylvain Biancamaria, membre de l’équipe scientifique SWOT et chercheur en eau douce au Laboratoire d’Études en Géophysique et Océanographie Spatiales à Toulouse, France.
Certaines études, dont une publiée l’année dernière dans Nature, ont utilisé des mesures du niveau de l’eau pour observer l’évolution des lacs et des rivières du monde au fil du temps. Cependant, les données que les chercheurs attendent de SWOT fourniront une meilleure compréhension des niveaux d’eau et de la surface, qui seront tous deux échantillonnés plus fréquemment et sur une plus grande surface de la Terre. Une fois en orbite, SWOT renverra environ un téraoctet de données non traitées par jour.
Des scientifiques comme Biancamaria et Pavelsky sont particulièrement impatients d’obtenir des informations au niveau du bassin, ou de la superficie des terres drainées par un lac ou une rivière et ses affluents. « D’un point de vue sociétal – qu’il s’agisse de l’eau potable, de la navigation, du contrôle des crues – l’eau doit être gérée à l’échelle du bassin », a déclaré Biancamaria. “Par conséquent, des observations couvrant l’ensemble du bassin sont nécessaires, et SWOT fournira de tels ensembles de données.”