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Calibration-Validation du satellite SWOT : campagne de mesures préparatoires réussie par vorteX-io dans l’Orégon

Dans le cadre de la coopération entre la NASA et le CNES concernant la future mission franco-américaine SWOT, vorteX-io vient de réaliser une très belle campagne de mesures préparatoires sur la Willamette River, Oregon.

Le projet SWOT

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Le futur satellite SWOT – vue d’artiste

La mission franco-américaine SWOT (Surface Water and Ocean Topography) dont le lancement est prévu fin 2022 est le fruit d’une coopération technique, scientifique et applicative étroite entre le CNES et la NASA initiée il y a plus de vingt ans. Ce projet d’envergure a pour vocation de propulser l’océanographie et l’hydrologie continentale vers de nouveaux horizons. Au centre de ce vaste projet, le satellite SWOT balaiera inlassablement la planète depuis une orbite située à 891 km d’altitude pour réaliser des mesures à une échelle jusque-là jamais atteinte.

Équipé d’une demi-douzaine de capteurs complémentaires ultra-performants, il embarquera notamment KaRIn, un altimètre interférométrique révolutionnaire, qui lui permettra de disposer d’une fauchée (zone de balayage) hors norme, large de 120 km avec une précision décimétrique. Le satellite SWOT recueillera ainsi de nombreuses et précieuses données sur les rivières, fleuves, lacs, mers et océans de notre planète.
D’après Thierry Lafon, chef du projet SWOT au CNES, cette mission est « la première mission spatiale dédiée aux hydrologues, elle est très attendue. » Les spécialistes pourront effectivement bénéficier de données hydrologiques à très grande échelle leur permettant notamment une meilleure compréhension du cycle global de l’eau de la bien nommée planète bleue. Dans un contexte de changement climatique planétaire où la gestion des ressources en eau se fait chaque jour plus crucial, inutile de dire que ce projet suscite en effet beaucoup d’attente auprès de la communauté scientifique.

Calibration-Validation de données satellite : mission Willamette River

Comme on peut l’imaginer, une mission internationale de l’ampleur de SWOT implique nécessairement une préparation particulièrement minutieuse. Et dans le domaine de l’altimétrie spatiale, la calibration et la validation des données satellitaires (regroupées sous le terme de CalVal dans le jargon du métier) constituent une part non négligeable de la réussite d’un projet. Cette Calibration/Validation permet en effet de vérifier et de garantir la précision des mesures effectuées depuis l’espace, rien de moins !

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Le parcours de la campagne de mesure sur la Willamette River

C’est donc dans le cadre de cette préparation pré-launch de SWOT orchestrée conjointement par la NASA et le CNES, qu’une campagne de mesure de cinq jours sur la Willamette River au sud de Portand dans l’Oregon, au nord de la côte Ouest américaine, vient d’être réalisée entre le 25 et le 29 juillet 2022.

France + USA, deux approches complémentaires

Par définition, l’équipe de cette mission franco-américaine comprenait deux sous-équipes, l’une américaine et l’autre française.
Côté américain, l’équipe était composée notamment de trois chercheurs en hydrologie mandatés par la NASA en tant que P.I.s (Principal Investigator) en charge de la partie scientifique US (pertinence et validation des données recueillies) :

  • J. Toby Minear
  • Dr. Colin J. Gleason
  • Tamlin M. Pavelsky

Le protocole américain de mesures était basé sur le déploiement le long du tronçon de rivière étudié d’une quinzaine de Pressure Transducers, capteur immergés géoréférencés avec une grande précision à l’aide de capteurs GNSS. Ces capteurs permettront d’effectuer le jaugeage de la rivière en mesurant  sa vitesse, sa profondeur et son débit via des profileurs acoustiques (ADCP).

L’équipe française comprenait quant à elle cinq spécialistes :

  • Michel Calzas (DT-INSU)
  • Fabrice Papa (IRD)
  • Muriel Bergé-Nguyen (CNES / LEGOS)
  • Daniel Moreira (CPRM, Brésil)
  • Jean-Christophe Poisson (vorteX-io)
  • Hugues Racamier (I-TechDrone)

Pour ce qui est du protocole utilisé, l’équipe française, mandatée par le CNES, a eu recours à deux autres types de capteurs : le système Cyclopée conçu par le CNRS d’une part et l’altimètre léger aéroporté par drone de vorteX-io d’autre part.

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Depuis près de deux ans, les capteurs créés par vorteX-io sont utilisés par le CNES pour calibrer et valider les données satellite de différents projets. Ainsi l’altimètre léger aéroporté et la micro-station in-situ conçus par vorteX-io font partie intégrante du dispositif de calibration/validation des données de la mission SWOT, au même titre que le système Cyclopée du CNRS.

Les trois premiers jours de cette « mission Willamette » consistaient à naviguer sur la Willamette River à bord d’une embarcation légère équipée du système Cyclopée de l’INSU-CNRS tout en survolant la rivière avec l’altimètre léger vorteX-io, piloté depuis le bateau. Les mesures ont été effectuées lors de trois allers-retours entre les villes d’Albany et de Corvalis, à raison d’une cinquantaine de kilomètres par jour, soit 150 km en tout. (voir sur Google Earth)
Le quatrième jour était entièrement consacré au lac Fern Ridge Reservoir avec le même type de protocole de mesure. Enfin, le cinquième jour de la mission était réservé au débriefing et aux discussions portant sur le traitement des données.

Le bilan

Cette mission préparatoire du projet SWOT a largement porté ses fruits en termes de coopération binationale et s’est soldé par un succès à la fois technique, opérationnel, scientifique et humain. Si les données issues de cette mission sont toujours en cours de traitement par chacune des parties prenantes de la mission, la qualité des résultats obtenus sur le terrain permet d’ores et déjà de dire qu’elles sont de grande qualité, tout à fait à la hauteur des attentes du CNES et de la NASA.
Dans quelques semaines, ces données seront mises en commun lors d’une réunion des équipes de la mission pour comparer les résultats et améliorer les futures campagnes de CalVal du satellite SWOT.

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L'équipe de la campagne de mesure SWOT calval
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