Préparation à l’utilisation d'une nouvelle génération de satellites météorologiques géostationnaires

Par Dr. Tillmann Mohr1, lauréat du 58e Prix de l’Organisation météorologique internationale (OMI) (2013)

Sept satellites géostationnaires de nouvelle génération seront mis sur orbite au‑dessus de l’équateur au cours des cinq prochaines années. Ces lancements vont bouleverser la composante spatiale du Système mondial intégré des systèmes d’observation de l’OMM (WIGOS), et les Services météorologiques et hydrologiques nationaux (SMHN) doivent se préparer aux fonctionnalités avancées que ces satellites offriront[1].

La capacité de prise d’images, la fréquence d’échantillonnage, la résolution et les bandes spectrales de cette nouvelle génération de satellites vont accroître sensiblement le débit de données (il sera à peu près multiplié par 100). Tous les Services météorologiques et hydrologiques nationaux seront concernés.
 

Davantage de canaux, davantage de données

Le satellite Himawari-8 du Service météorologique japonais (JMA), mis sur orbite le 7 octobre, présente d’importantes améliorations par rapport à la génération précédente. Son imageur, l’Advanced Himawari Imager (AHI), est doté de seize canaux, contre cinq précédemment. Sa fréquence d’échantillonnage, d’entre trente et soixante minutes auparavant, est à présent de dix minutes. Il permet un balayage rapide supplémentaire du territoire japonais toutes les deux minutes et demie, et, lorsqu’il traque les typhons, ce balayage peut être effectué à cette même fréquence dans une zone localisée autour du typhon.

La plupart des satellites de nouvelle génération seront dotés de seize canaux, mais le plus frappant est que neuf de ces canaux sont communs à l’ensemble des satellites, ce qui permet à tous les utilisateurs d’obtenir des jeux mondiaux de données dans ces bandes de longueur d’onde. C’est un progrès considérable par rapport à la situation actuelle. La moitié des satellites de nouvelle génération seront également dotés d’une fréquence d’échantillonnage (résolution temporelle) de dix minutes.

Ces ensembles de données ouvrent la voie à de nouveaux produits qui peuvent servir notamment à la prévision météorologique, à la surveillance du climat et de l’environnement et à la prestation de services dans ce domaine de même qu’à des services hydrologiques améliorés. Les bénéfices seront considérables pour des secteurs comme la prévention des catastrophes, l’agriculture et la sécurité alimentaire, la santé, la gestion de l’eau, l’énergie et les transports.
 

Préparation des Services météorologiques et hydrologiques nationaux

Les investissements massifs consentis dans ces satellites de nouvelle génération ne serviront à rien ou presque si les SMHN ne sont pas prêts à tirer profit de leurs fonctionnalités avancées. Il y a lieu de s’inquiéter dans la mesure où l’enquête menée par l’OMM en 2012 auprès des utilisateurs de satellites a révélé que c’était le cas. La situation dans la Région V de l’OMM qui englobe le Pacifique Sud en est une bonne illustration: la formation est insuffisante et les ressources humaines ainsi que le matériel font défaut.

Région V: formation. Verticalement: Taux de réponse du SMHN. À droite: pour Delivered et Insufficient, traduire: Formation assurée et Formation insuffisante. En dessous: Matériel, Imagerie, Outils, Produits, Bases physiques, Nouveaux satellites

Les résultats, pour la Région V, de l’enquête menée par l’OMM en 2012 auprès des utilisateurs de satellites témoignent de l’insuffisance de la formation et du manque de personnel et de matériel. La situation dans les autres Régions n’est guère différente

 

WIGOS Space Component

Avant  États-Unis) (3 fois à gauche de la figure) (Japon), (République de Corée) (Inde) (Chine) (à droite de la figure)

Composante spatiale actuelle du WIGOS: 14 satellites géostationnaires formant un anneau et plusieurs satellites en orbite basse sur différentes orbites

Après  (Artica Fédération de Russie) (au centre en haut de la figure) (États-Unis 3ème génération x 2 fois) (Eumetsat 3ème génération) (à gauche) (Japon) (République de Corée) (Chine) (Inde) (Chine) (Inde) (Fédération de Russie) (à droite)

Constellation de satellites géostationnaires de nouvelle génération

Satellite – Exploitant – Date prévue de lancement – Longitude – Imageur – Nombre de canaux spectraux – Résolution spatiale – Résolution temporelle (disque complet). Les huit satellites météorologiques géostationnaires de nouvelle génération qui seront lancés de 2014 à 2019 (*placés sur orbite le 7 octobre)

Cependant, d’après les lignes directrices de la Commission des systèmes de base (CSB) pour la préparation des utilisateurs aux satellites de nouvelle génération (rapport de la quinzième session de la CSB, 2012), les utilisateurs opérationnels (SMHN) doivent mettre en place des projets de préparation des usagers cinq ans avant le lancement. Les exploitants de satellites se voient confier le soin d’aider les usagers à intégrer de nouveaux flux de données sur le plan opérationnel.

Afin de sensibiliser les Membres à l’urgence de la situation, l’Administration météorologique chinoise, l’Organisation européenne pour l’exploitation de satellites météorologiques (EUMETSAT), le Service météorologique japonais, le Service national d’information, de données et de satellites pour l’étude de l’environnement (NESDIS) relevant de l’Administration américaine pour les océans et l’atmosphère (NOAA) et le Bureau météorologique australien ont participé à la réunion sur le Programme spatial de l’OMM organisée en marge de la soixante-cinquième session du Conseil exécutif de l’Organisation qui s’est tenu en 2013. Grâce à la contribution des exploitants de satellites, le Programme spatial de l’OMM a également permis d’élaborer un guide sur les satellites de nouvelle génération, qui est un navigateur de préparation des utilisateurs (SATURN). Ce guide, en ligne depuis juin (www.wmo.int/sat), est mis à jour en permanence.

Les treize centres d’excellence du Laboratoire virtuel de l’OMM et du Groupe de coordination pour les satellites météorologiques (CGMS) pour la formation et l’enseignement dans le domaine de la météorologie satellitaire offrent aussi maintenant des cours de formation pour aider les SMHN à se préparer à la nouvelle génération de satellites.

En ce qui concerne la Région V, certains des Services météorologiques et hydrologiques nationaux ont commencé à se préparer au satellite Himawari-8. Le Bureau météorologique australien a indiqué ses besoins au Service météorologique japonais, à savoir:

  • Des jeux de données simulées fournies au préalable;
  • Une diffusion rapide des logiciels de traitement des nouvelles données;
  • Des conseils techniques sur les formes de présentation des données, les fréquences des liaisons descendantes, les caractéristiques des signaux, etc.;
  • Une coordination entre les exploitants de satellites dans la Région V (Administration météorologique chinoise, Service météorologique japonais, NESDIS) pour la conception et la diffusion des produits.
     

Canaux des imageurs des satellites géostationnaires de nouvelle génération

Le Bureau météorologique australien a dressé, dans le même temps, la liste des mesures préparatoires à prendre en interne avant que le satellite Himawari-8 ne soit mis en service au deuxième trimestre de l’année 2015:

  • Préparer et former le personnel (prévisionnistes et autres utilisateurs internes);
  • Faire participer le personnel aux activités de formation disponibles;
  • Procéder à des essais complets des systèmes au sol utilisant des données simulées;
  • Favoriser les échanges d’informations entre les utilisateurs;
  • Définir clairement les priorités claires en ce qui concerne les produits actuels et futurs afin de garantir au mieux l’accès aux données et la fourniture de celles-ci.


Analyse de la situation actuelle

Il ne fait aucun doute que les exploitants de satellites répondront aux besoins des SMHN en matière de formation, d’informations techniques, de jeux de données simulées, de coordination des produits, etc. Toutefois, un nombre conséquent de Membres de l’OMM pourraient ne pas être en mesure d’utiliser les données fournies par les satellites de nouvelle génération à l’échelle nationale, faute de ressources humaines et financières. L’OMM et les agences spatiales doivent donc œuvrer en concertation pour développer les capacités de ces pays.

L’une des solutions possibles serait que chacun des 13 centres d’excellence détache un groupe de quatre ou cinq personnes, parrainé par les agences spatiales, auprès des SMHN et de certains utilisateurs. Chaque groupe serait notamment chargé de:

  • Concevoir, pour la zone de responsabilité du centre d’excellence, des produits adaptés aux besoins des SMHN et des utilisateurs finals;
  • Mettre en œuvre un programme de visite d’experts pour les jeunes chercheurs provenant de la zone de responsabilité du centre d’excellence et désignés par les SMHN.

Deux ans après les résultats préoccupants de l’enquête menée par l’OMM auprès des utilisateurs de satellites, des mesures ont été prises, mais les dates de lancement pour la période 2014-2019 s’approchent à grands pas et il devient urgent d’approfondir la formation. Les coûts engendrés par la mise au point et le lancement des satellites de nouvelle génération sont énormes, mais les avantages qui en résulteront en termes de prévention des catastrophes, ainsi que pour l’agriculture et la sécurité alimentaire, la santé, la gestion de l’eau, l’énergie et les transports pourront être phénoménaux pour autant que les SMHN soient en mesure d’exploiter toutes les possibilités offertes par ces satellites.

  

1 Conseiller spécial du Secrétaire général de l’OMM pour les questions spatiales; auparavant Président du Service météorologique allemand et Directeur général de l’Organisation européenne pour l’exploitation de satellites météorologiques (EUMETSAT). 

La météorologie satellitaire internationale est confrontée aujourd’hui à deux défis majeurs: la mise en place d’une architecture pour la surveillance du climat à partir de l’espace et la préparation à l’utilisation de la nouvelle génération de satellites météorologiques géostationnaires. Le Volume 62(2) 2013 du Bulletin de l’OMM portait sur le premier.

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