Satellites de carbone : « détecter » le carbone à distance, surveiller avec précision les émissions mondiales de carbone.

Grâce au développement rapide des technologies de sondage et de modélisation atmosphériques, le suivi des émissions de carbone par l'observation de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est considéré comme une méthode efficace pour évaluer les progrès réalisés en matière de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le 22 décembre 2016, mon pays a lancé son premier satellite scientifique expérimental d'observation du dioxyde de carbone, TanSat, devenant ainsi le troisième pays au monde à fournir des données satellitaires sur le carbone.

Suivi des concentrations mondiales de CO2, avec des observations et des simulations menées simultanément.

Le satellite d'observation du carbone, officiellement nommé « Satellite expérimental scientifique de surveillance mondiale du dioxyde de carbone », surveille les concentrations mondiales de CO₂ grâce à des méthodes de mesure de la concentration atmosphérique de dioxyde de carbone. Il repose sur l'observation et la simulation simultanées, dans le but de lutter contre le changement climatique et de suivre la répartition mondiale des concentrations de dioxyde de carbone.

En matière d'observation, la télédétection satellitaire joue un rôle crucial dans le suivi global du dioxyde de carbone grâce à ses méthodes et à ses sites d'observation uniques, notamment pour les observations à haute résolution couvrant l'ensemble du globe, offrant une vision claire et étendue. La simulation, quant à elle, s'appuie principalement sur des modèles de transport atmosphérique et des supercalculateurs pour simuler le transport et la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, en temps réel et en tout lieu. Ces données sont ensuite combinées aux observations satellitaires afin d'obtenir une estimation du flux de carbone la plus proche possible de la réalité.

Doté d'un système de « vision à longue portée » spécialement conçu, il fournit un soutien crucial en matière de données.

Il n'existe actuellement que quelques centaines de stations d'observation du dioxyde de carbone au sol dans le monde, ce qui est insuffisant pour répondre aux besoins de surveillance. Les satellites d'observation du carbone offrent une solution partielle à ce problème, car ils peuvent acquérir des données de surveillance mondiale du dioxyde de carbone.

Identifier quels gaz sont du dioxyde de carbone dans l'épaisse atmosphère qui entoure la Terre, et même créer des « cartes dynamiques » : le satellite chinois de surveillance du carbone est équipé d'une « vision à longue portée » spécialement conçue.

Le satellite carbone TanSat embarque un détecteur de dioxyde de carbone hyperspectral à haute résolution spatiale. Ce détecteur exploite les raies d'absorption moléculaire dans les bandes spectrales du visible et du proche infrarouge pour mesurer la concentration de dioxyde de carbone, permettant ainsi un suivi précis et en temps réel des variations de la concentration atmosphérique mondiale. Le satellite effectue environ 14 orbites autour de la Terre par jour, avec un champ de détection de 20 kilomètres. En orbite autour des pôles, il recueille des données sur la concentration mondiale de dioxyde de carbone afin de démontrer avec précision comment les activités humaines et les systèmes naturels émettent et absorbent ce gaz à effet de serre.

En analysant la séquence de concentration de la colonne globale et en utilisant une série de modèles du système d'assimilation de données, on peut déduire la variation du flux global de CO2 (la quantité totale de CO2 traversant une unité de surface par unité de temps), qui constitue la base de données essentielle pour la recherche sur le cycle du carbone.

△ Comparez les données renvoyées par le satellite carbone,

Il peut calculer les niveaux de dioxyde de carbone dans différentes régions du monde.

Outre ses capacités principales, le satellite d'observation du carbone embarque un autre outil puissant : un imageur multispectral de polarisation des nuages ​​et des aérosols. Cet imageur mesure des informations auxiliaires telles que les nuages ​​et les particules atmosphériques, permettant aux scientifiques de reconstituer avec précision les concentrations de dioxyde de carbone en éliminant les facteurs parasites. Il aide également les météorologues à améliorer la précision des prévisions météorologiques et fournit des données essentielles à la recherche sur les causes de la pollution atmosphérique, notamment des PM2,5. Les données du satellite d'observation du carbone sont mises à jour quotidiennement. Les utilisateurs peuvent personnaliser et télécharger les données mondiales du satellite par date et par région.

Première carte mondiale de la distribution du dioxyde de carbone atmosphérique à partir d'un satellite chinois dédié au carbone.

△Par des observations répétées,

Les satellites d'observation du carbone peuvent fournir une carte complète de la répartition mondiale du dioxyde de carbone.

Satellite héliosynchrone quasi polaire standard, le satellite d'observation du carbone orbite autour des pôles Nord et Sud terrestres à une altitude de 700 kilomètres, effectuant 14 à 15 orbites par jour. Son instrument de surveillance globale du dioxyde de carbone collecte des données hyperspectrales de l'atmosphère terrestre sur un rayon de 20 kilomètres d'est en ouest par orbite. Ainsi, le satellite d'observation du carbone peut acquérir des données couvrant une zone d'environ 300 kilomètres par jour, soit une surface de (14 à 15) × 20 kilomètres. Sachant que l'équateur terrestre a une circonférence d'environ 40 000 kilomètres, l'obtention de données d'observation sur environ 140 jours et 2 000 orbites permettrait théoriquement de créer une carte globale et continue de surveillance du dioxyde de carbone.

△Première carte mondiale de la répartition du dioxyde de carbone établie par la Chine grâce à son satellite de mesure du carbone

En septembre 2017, la première carte mondiale de la répartition du dioxyde de carbone a été publiée, avec une précision moyenne de 2,11 ppm. Cette carte révèle des concentrations élevées de dioxyde de carbone dans l'hémisphère Nord et faibles dans l'hémisphère Sud au printemps, dues aux émissions anthropiques. La comparaison des cartes de répartition d'avril et de juillet 2017 met en évidence une nette diminution des concentrations de dioxyde de carbone dans l'hémisphère Nord du printemps à l'été, témoignant du rôle saisonnier des écosystèmes dans la séquestration du carbone. La carte illustre également les fortes concentrations de dioxyde de carbone dans les zones à forte activité humaine.

Ensemble de données sur les flux de carbone mondiaux

△Schéma des sources et puits de carbone mondiaux surveillés par le satellite chinois de surveillance du carbone (TanSat)

Le 15 août 2021, des chercheurs de l'Institut de physique atmosphérique de l'Académie des sciences de Chine et d'autres institutions ont utilisé un système de calcul avancé des flux de carbone pour obtenir le premier ensemble de données global sur les flux de carbone provenant du satellite chinois de surveillance du carbone, le premier satellite scientifique expérimental de Chine dédié à la surveillance mondiale du dioxyde de carbone. Ce résultat historique confirme que la Chine dispose désormais d'une capacité de surveillance quantitative spatiale du bilan carbone mondial, faisant d'elle le troisième pays au monde, après le Japon et les États-Unis, à posséder cette technologie.

L’inventaire mondial permet de comprendre l’impact d’actions telles que la réduction des émissions de dioxyde de carbone et la séquestration du carbone sur les tendances du changement climatique, et la télédétection par satellite jouera un rôle important dans la comptabilisation mondiale, unifiée et impartiale du carbone.

Le satellite chinois de surveillance du carbone est le premier satellite de nouvelle génération du pays dédié à la surveillance des gaz à effet de serre et le troisième satellite mondial de ce type après ceux du Japon et des États-Unis. Son développement réussi a permis, à partir de zéro, une surveillance spatiale de haute précision des gaz à effet de serre. Son fonctionnement stable en orbite comblera le déficit technologique des capacités de détection des gaz à effet de serre de la Chine. Ces résultats sont d'une importance capitale pour la Chine, lui permettant de comprendre l'évolution du réchauffement climatique et la répartition des émissions mondiales de carbone, et de renforcer sa position internationale dans la lutte contre le changement climatique.
À l'avenir, en s'appuyant sur les résultats de recherche des satellites de carbone, mon pays développera une nouvelle génération de satellites de surveillance des gaz à effet de serre afin de contribuer à la réalisation des objectifs mondiaux et nationaux en matière de réduction des émissions de carbone.

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