7 Avril 2015

Mission

Timeline

Enjeux scientifiques

Outre la première priorité de fournir une continuité de mesures des spectres atmosphériques dans l'infrarouge avec des performances radiométriques et spectrales notablement améliorées pour les NWP (Numerical Weather Prediction : prédictions numériques météorologiques), les objectifs scientifiques de la mission IASI-NG concernent d'une part les variables essentielles du climat (profils atmosphériques, nuages, aérosols, gaz à effet de serre et Ozone), et d'autre part la composition atmosphérique pour une meilleur compréhension des processus dynamiques/chimiques dans l'atmosphère, pour aider au suivi de la qualité de l'air et aux alertes lors d'événements extrêmes (éruptions volcaniques, feux, etc.).

IASI a déjà son énorme potentiel pour ces applications.

Produits géophysiques dérivés de IASI sur METOP
Produits géophysiques dérivés de IASI sur METOP

Des études ont été réalisées pour démontrer le potentiel supplémentaire de IASI-NG. Un premier rapport du LMD est disponible.

Sensibilité des canaux IASI-NG et bruit radiométrique calculé pour la température de brillance (moyenne pour les atmosphère tropicales TIGR) Sensibilité des canaux IASI et bruit radiométrique calculé pour la température de brillance (moyenne pour les atmosphère tropicales TIGR)
Sensibilité des canaux IASI-NG (à gauche) et IASI (à droite) et bruit radiométrique calculé pour la température de brillance
(moyenne pour les atmosphères tropicales TIGR).

Température Jacoblans IASI-NG (à gauche) et IASI (à droite)
Température Jacoblans IASI-NG (à gauche) et IASI (à droite)
pour les canaux de la bande spectrale 2200-2220 cm-1

Les Objectifs Mission

Les objectifs de la mission IASI-NG sont dérivés du document CNES/EUMETSAT Objectifs et Exigences de la Mission.

Objectifs

Le système IASI-NG, comme IASI à bord de la série de satellites Metop, vise à observer et mesurer deux fois par jour le spectre infrarouge des radiations émises par la Terre depuis une orbite héliosynchrone, sur une bande de 2000 km de large. Ces mesures sont compatibles en termes d'échantillonnage, de résolution, de précision et de performances générales avec les objectifs de la mission. IASI-NG est conçu pour fournir des informations inestimables pour les prédictions météorologiques numériques (Numerical weather prediction : NWP) ainsi que pour le suivi du climat, et la chimie de l'atmosphère, et, à moindre échelle aussi pour l'océanographie et l'hydrologie.

La mission IASI-NG a un héritage direct de IASI EPS (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer). Le principal objectif de la mission IASI est la mesure de profils la température et de l'humidité sur des scènes dégagées ou partiellement nuageuses avec une haute précision (1 K et 5%, respectivement) à la résolution verticale dans la basse troposphère de 1 km. Les exigences sont établies sur la base des exigences des utilisateurs, mais prennent aussi en compte l'héritage de missions similaires telles que IASI.

Comme base de référence, les performances minimales attendues de la mission IASI-NG sont celles de la mission IASI.

L'objectif primaire de la mission IASI était d'aider les Prédictions Météorologiques Numériques aux échelles régionales et mondiales, par la fourniture de radiance de niveau 1 et:

  • des profils atmosphériques de température à haute résolution verticale dans un air dégagé ou partiellement nuageux ;
  • des profils atmosphériques de vapeur d'eau à haute résolution verticale dans un air dégagé ou partiellement nuageux ;
  • la température de surface au-dessus des mers, de la glace et des continents ;
  • les paramètres des nuages ;
  • un certain nombre de gaz en trace atmosphériques.

Les sondages infrarouge avec une haute résolution verticale, horizontale, et spectrale améliorent grandement les capacités des Services Nationaux Météorologiques (NMS) pour initialiser les modèles NWP mondiaux et régionaux avec des informations réalistes sur la température et l'humidité.
La disponibilité fréquente de sondages détaillés de température et d'humidité contribuera aussi à répondre aux exigences clés des prévisions à court terme, locales et régionales (Very Short-Range Forecast : VSRF) :

  • Suivi d'instabilité, pour les alertes précoces d'intensité convective ;
  • Alertes précoces pour les CAPE/intensité convective;
  • DCAPE (down draught intensity), pour des alertes précoces de risques d'averses et de crues sévères ;
  • Structure microphysique des nuages.

Le niveau de réponse à ces objectifs est particulièrement critique aux hautes latitudes où l'information des satellites géostationnaires est rare ou même indisponible.

Un autre objectif de la mission IASI-NG est d'aider au suivi de la pollution et des prévisions de la qualité de l'air aux échelles mondiales et régionales avec en plus des mesures et de la composition des gaz trace et une estimation de l'interaction avec le climat.

La mission IASI-NG fournit aussi une aide au suivi du climat grâce à l'importance des observations infrarouge à haute résolution spectrale dans le domaine de l'étalonnage inter-capteur et les corrections spectrales des irradiances.

Les principaux utilisateurs de la mission IASI-NG seront les utilisateurs en temps réel de WMO, c'est-à-dire les centres de prédictions météorologiques numériques (NWP) des Services Nationaux Météorologiques et l'ECMWF. Les services météorologiques opérationnels pourront aussi utiliser les données pour les prévisions à court terme. La mission IASI-NG est aussi intéressante pour les utilisations en temps différé, telles que le suivi du climat et la chimie de l'atmosphère.

IASI-NG est avec le sondeur Micro-ondes et l'imageur le cœur de la mission d'EPS-SG. L'utilisation des données de ces instruments est importante pour les applications météorologiques et scientifiques. Certains éléments de IASI-NG sont compatible avec les autres instruments météorologiques. Pour permettre une utilisation simultanée des instruments, la couverture géographique cohérente pour tous les instruments ainsi que la co-registration entre eux est assurée à bord de METOP SG, comme une co-registration de moins d'1 km est entre le sondeur IASI-NG et l'imageur METImage.

La durée de vie visée actuellement de IASI-NG est de sept ans.

Sous des conditions nominales le système IASI-NG, composé de l'instrument IASI-NG et de sa composante sol, devra permettre une couverture journalière permanente d'au moins 95 % de la Terre sans trou systématique dans cette couverture.

Au-dessus de l'Océan Atlantique, de l'Europe et de la Mer Méditerranée l'objectif est d'atteindre 99 % de couverture par jour.


Exigences

Priorité des exigences

  1. La résolution spectrale et radiométrique devra avoir la priorité sur les distances d'échantillonnage spatial tant que le diamètre de l'échantillonnage spatial équivalent est inférieur à la valeur seuil spécifiée.
  2. La résolution spectrale aura la priorité sur la résolution radiométrique pour les applications de chimie de l'atmosphère tant que les valeurs seuil ne seront pas dépassées.
  3. La résolution radiométrique aura la priorité sur la résolution spectrale pour les applications NWP.

Exigences Spectrales

L'instrument IASI-NG devra couvrir la gamme spectrale de 645 cm-1 à 2760 cm-1 (c'est-à-dire 3,62 µm à 15,5 µm). Les caractéristiques et les propriétés des bandes de IASI-NG sont listées dans les Tableau 1 et Tableau 2

Tableau 1 : caractéristiques et propriétés des bandes de IASI-NG pour NWP

Mission
Bande
Gamme de longueur d'onde
(cm-1)
ObjectifPrioritéRésolution spectrale
T/B/O
(cm-1)
Résolution radiométrique
(NET@280 K)
T/B/O
IASI-1645 - 770Profil de température10,35/0,175/0,0780,3/0,2/0,1
IASI-2770 - 1000Profils de température et de vapeur d'eau, SST, propriétés des surfaces et nuages10,35/0,175/0,0780,15/0,1/0,05
IASI-31000 - 1070Colonne d'O320,35/0,2/0,10,3/0,2/0,15
IASI-41070 - 1150Propriétés des surfaces et nuages20,5/0,3/0,20,35/0,15/0,05
IASI-51150 - 1650Profil de vapeur d'eau10,5/0,25/0,10,15/0,075/0,05
IASI-61650 - 2100Profil de vapeur d'eau10,5/0,25/0,10,6/0,3/0,1
IASI-82160 - 2250Profil de température20,5/0,3/0,10,3/0,2/0,1
IASI-92250 - 2420Profil de température10,5/0,3/0,10,3/0,2/0,1
IASI-102420 - 2700SST, propriétés des surfaces et nuages20,5/0,3/0,10,3/0,2/0,1
O: Objectif, B: Percée (Breakthrough), T: Seuil (Threshold)

Tableau 2 : caractéristiques et propriétés des bandes de IASI-NG pour la chimie de l'atmosphère

Mission
Bande
Gamme de longueur d'onde
(cm-1)
ObjectifPrioritéRésolution spectrale
T/B/O
(cm-1)
Résolution radiométrique
T/B/O
(NET@280 K)
IASI-2a650 - 750C2H2, HCN30,3/0,225/0,150,25/0,14/0,07
IASI-2b750 - 850PAN30,3/0,225/0,150,25/0,14/0,07
IASI-2c850 - 920HNO320,3/0,15/0,0750,25/0,14/0,07
IASI-2d920 - 980NH3, C2H430,3/0,15/0,0750,25/0,14/0,07
IASI-3a1030 - 1080Profil d'O310,3/0,15/0,0750,25/0,14/0,07
IASI-3b980 - 1080CH3OH30.3/0.15/0.0750.25/0.14/0.07
IASI-4a1080 - 1130HCOOH30.3/0.225/0.150.25/0.14/0.07
IASI-4b1120 - 1160SO2 volcanique30.3/0.225/0.150.25/0.14/0.07
IASI-4c1130 - 1200PAN, NH330.3/0.225/0.150.25/0.14/0.07
IASI-5a1200 - 1360Profil de température, et colonnes de N2O, CH420.3/0.225/0.150.25/0.14/0.07
IASI-5b1340 - 1400SO2 volcanique20.3/0.225/0.150.25/0.14/0.07
IASI-7a2140 - 2180Profil de CO10.3/0.15/0.0750.25/0.14/0.07
IASI-112700 - 2760colonne de CH430.3/0.225/0.150.3/0.25/0.1