OCO-2 — le « satellite renifleur de carbone »

Face à l'aggravation du changement climatique mondial, la surveillance et l'étude du dioxyde de carbone (CO₂), l'un des principaux gaz à effet de serre, sont devenues une priorité pour la communauté scientifique internationale. Dans ce contexte, le satellite OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory-2) de la NASA a été développé, constituant un outil essentiel pour l'étude des émissions et de l'absorption du dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre.

Depuis l'ère industrielle, les activités humaines, notamment la combustion des énergies fossiles, ont entraîné une augmentation spectaculaire des concentrations de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Selon le Global Carbon Project (GCP), près de 40 milliards de tonnes de dioxyde de carbone sont rejetées chaque année dans l'atmosphère, dont environ la moitié est absorbée par la surface terrestre et les océans. Toutefois, la répartition géographique de l'absorption du carbone par les écosystèmes marins et terrestres est très incertaine, et l'efficacité de ces puits de carbone peut varier au fil du temps. Il est donc difficile pour les scientifiques de prévoir avec précision les futures variations des niveaux de dioxyde de carbone et leur impact sur le climat terrestre.

Avant OCO-2, la NASA avait tenté de lancer son premier satellite d'observation du carbone en orbite (OCO-1), mais malheureusement, ce dernier n'a pas atteint son orbite prévue peu après son lancement en 2009 et s'est finalement abîmé dans l'océan près de l'Antarctique. Cet échec a profondément déçu la communauté scientifique, mais a également incité la NASA à accélérer le développement d'un satellite de remplacement.

Le satellite OCO-2 est le premier satellite de la NASA lancé avec succès et dédié à l'étude des émissions de dioxyde de carbone. Il a été lancé le 2 juillet 2014 depuis la base aérienne de Vandenberg, en Californie, à bord d'une fusée Boeing Delta II. Conçu pour fonctionner pendant au moins deux ans, le lancement réussi d'OCO-2 représente une avancée majeure pour la NASA dans la surveillance du dioxyde de carbone atmosphérique.

1. Mesure de haute précision : Le satellite OCO-2 embarque un spectromètre à trois canaux, lui permettant de mesurer les concentrations mondiales de dioxyde de carbone avec une précision sans précédent, jusqu’à quelques parties par million (ppm). Cette précision permet aux scientifiques de mieux comprendre la distribution et l’évolution du dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
2. Haute résolution et large couverture : le satellite collecte quotidiennement d’importantes quantités de données de mesure à haute résolution, couvrant de multiples régions du globe, y compris les terres et les océans. Ces données fourniront aux scientifiques une carte plus complète de la répartition du dioxyde de carbone, contribuant ainsi à une meilleure compréhension du cycle du carbone.
3. Surveillance des variations cycliques saisonnières : OCO-2 permet de quantifier les variations cycliques saisonnières du dioxyde de carbone d’une année sur l’autre, ce qui est essentiel pour l’étude du changement climatique. Grâce à des observations à long terme, les scientifiques peuvent mettre en évidence les tendances et les schémas de variation de la concentration de dioxyde de carbone.

Les principaux objectifs scientifiques du satellite OCO-2 sont :

1. Identification des sources et des puits d'émissions de dioxyde de carbone : grâce à des mesures de haute précision, identifier les sources et les puits d'émissions de dioxyde de carbone à l'échelle mondiale, révélant ainsi l'impact des activités humaines sur le changement climatique.
2. Cartographie de la répartition mondiale du dioxyde de carbone : à partir des données collectées, une carte mondiale de la répartition du dioxyde de carbone est créée, fournissant des données de base pour la recherche sur le changement climatique.

Algorithme d'inversion :

L'algorithme ACOS repose sur la propriété du CO₂ d'absorber le rayonnement infrarouge atmosphérique. Lorsque la lumière infrarouge traverse l'atmosphère, les molécules de CO₂ absorbent une partie de l'énergie lumineuse dans une gamme de longueurs d'onde spécifique, et le degré d'absorption est proportionnel à la concentration de CO₂. Par conséquent, en mesurant la différence d'intensité lumineuse avant et après l'absorption de la lumière infrarouge par l'atmosphère (en particulier par le CO₂), il est possible de déterminer la concentration de CO₂ dans l'atmosphère.

Domaines d'application

1. Recherche sur le changement climatique : les données du satellite OCO-2 fourniront aux scientifiques des informations plus complètes sur la répartition du dioxyde de carbone, contribuant ainsi à approfondir leur compréhension des causes, des processus et des impacts du changement climatique.
2. Surveillance et protection de l'environnement : La surveillance des sources et des puits d'émissions de dioxyde de carbone fournit une base scientifique pour la formulation et la mise en œuvre de politiques de protection de l'environnement.
3. Production et gestion agricoles : les variations de la concentration en dioxyde de carbone ont un impact significatif sur la croissance des cultures. Les données OCO-2 peuvent être utilisées pour optimiser l’aménagement et les stratégies de gestion des exploitations agricoles, améliorant ainsi le rendement et la qualité des récoltes.
4. Élaboration des politiques énergétiques : Comprendre les émissions de dioxyde de carbone aide les pays à formuler des politiques énergétiques plus scientifiques et rationnelles et à promouvoir un développement vert et à faible émission de carbone.

Depuis son lancement, le satellite OCO-2 a permis d'obtenir de nombreux résultats importants. Ses données révèlent la répartition du dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre, fournissant aux scientifiques des informations de recherche inestimables. De plus, le satellite surveille en continu les variations saisonnières et cycliques du dioxyde de carbone, révélant ainsi les schémas et les tendances de ces variations.