28 Décembre 2023

Mission


Crédits :  CNES / Prodigima 2023 / Elodie Bransolle

   

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 décrits en détail dans le Science Plan, rédigé par le groupe mission scientifique ISSWG. Il est consultable ici : consulter le Science Plan.

Objectifs

Le système IASI-NG, comme son prédécesseur, 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 précieuses pour les prédictions météorologiques numériques ainsi que pour le suivi du climat, et la chimie de l'atmosphère, et, à moindre échelle 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 de 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 ciel clair ou partiellement nuageux ;
  • Des profils atmosphériques de vapeur d'eau à haute résolution verticale dans un ciel clair ou partiellement nuageux ;
  • La température de surface au-dessus des mers, de la glace et des continents ;
  • Les paramètres des nuages ;
  • Les concentrations d’un certain nombre de gaz, de traces atmosphériques.

Les sondages infrarouge avec une haute résolution verticale, horizontale, et spectrale améliorent grandement les capacités des Services Nationaux Météorologiques pour initialiser les modèles de prédictions météorologiques numériques 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 :

  • Suivi d'instabilité, pour les alertes précoces d'intensité convective ;
  • Alertes précoces pour les CAPE/intensité convective ;
  • 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 l’estimation du bilan radiatif terrestre.

Les principaux utilisateurs de la mission IASI-NG sont les utilisateurs en temps réel de l’Organisation Météorologique Mondiale, c'est-à-dire les centres de prédictions météorologiques numériques des Services Nationaux Météorologiques et le Centre Européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF : European Centre for Medium-Range Weather Forecasts). Les services météorologiques opérationnels pourront aussi utiliser les données pour les prévisions à court terme. La mission IASI-NG est également 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 du programme EPS-SG. L'utilisation des données de ces instruments est importante pour les applications météorologiques et scientifiques. Certains éléments de IASI-NG sont compatibles avec les autres instruments météorologiques.

La durée de vie visée actuellement de chaque instrument 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 couvrira la gamme spectrale de 645 cm-1 à 2760 cm-1 (c'est-à-dire 3,62 µm à 15,5 µm). Les limites des bandes de IASI-NG sont listées dans le tableau ci-dessous :

Bandesλσ
B1 8.70 - 15.5 μm 645 – 1150 cm-1
B2 5.13 - 8.70 μm 1150 – 1950 cm-1
B3 4.35 - 5.13 μm 1950 – 2300 cm-1
B4 3.62 - 4.35 μm 2300 – 2760 cm-1