Le SPATIAL en France pour

l’Observation de la Terre

Dr. Carole DENIEL

Direction de l’Innovation, des Applications et de la Science,programme Terre Environnement Climat

and its Partners

� Ministries:� for Ecological and Inclusive Transition� for Europe and Foreign Affairs� for Social Welfare and Health � for the Interior…

� General Commissariat for Investment (CGI)

� National research organisations

� Science Laboratories

� International partners(DLR, NASA, JAXA, ROSCOSMOS, CNSA, ISRO, ISA, etc.)

� EUMETSAT

� European Union (Galileo, H2020, Copernicus)

� European Space Agency (ESA) – France, leading contri butor, is represented by CNES

� Other space users

� Industry

CNES

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Min. of National Education,

Higher Education and

Research

Ministry of the Armed

Forces

Supervisory ministries

Protéger la Terre en l’observantdepuis l’espace

OBSERVATION

Les observations spatiales combinées aux observations in situ et aux simulations numériques, permettent de comprendre, surveiller et prévoir l’état de la planète pour s’adapter localement et globalement au changement climatique.

� Atmosphère/météorologie/climat � Charte Espace et catastrophes majeures� Océan/Hydrologie � Surfaces continentales � Terre/Environnement � Terre solide, géodésie, géomagnétisme

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1/5grands domaines d’intervention

Le budget du CNES en 2017 : 2 334 M€

BUDGET

Ressources du CNES en 2017 Affectation du budget du CNES en 2017

Projets transverses140 M€6%

Défense250 M€11%

Télécommunications114 M€5%

Sciences231 M€10%

Observation334 M€14%

Ariane et CSG1 067 M€46%

Innovation198 M€8%

Contribution à l'ESA833 M€

Programmes délégués (DGA, ESA, Eumetsat …) 682 M€

PIA 91 M€

Programme national 728 M€

35%29%

4%31%

Budget du CNES pour 2017 : 2 334 M€ (COP)

BUDGET

Le budget que la France consacre aux activités spatiales civiles est le 2ème au monde. Budget annuel par habitant :

Etats-Unis : 50 €France : 35 €

Allemagne : 20 €Royaume-Uni : 8 €

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37% à l’ESAdont 11% pour OT

OT = 15% du budget en « National »

Soit 333 M. EurosPour OT

Credit: Victor & Kennel, Nature Climate Change, 2014.

The importance of observations………

Mean cumulative mass balance of all reported glaciers (blue line) and the reference glaciers (red line). SOURCE: world glacier monitoring service http://wgms.ch/

September sea-ice extent for the Arctic, and (right) September sea-ice extent for the Antarctic. Percentage of long-term average of the reference period 1981–2010 (Source: prepared by WMO using data from the US National Snow and Ice Data Center)

Globally averaged mole fraction (measure of concentration), from1984 to 2016, of CO2 inparts per million (left), CH4 in parts per billion (middle) and N2O in parts per billion (right). The red line is the monthly mean mole fraction with the seasonal variations removed; the blue dots and line depict the monthly averages. (Source: WMO Global Atmosphere Watch)

Trends in surface (< 50 m) ocean carbonate chemistry calculated from observations obtained at the Hawaii Ocean Timeseries (HOT) Program in the North Pacific over1988–2015. Seawater pH (black points, primary y-axis) and carbonate ion concentration (green points, secondary y-axis). Ocean chemistry data were obtained from the Hawaii Ocean Timeseries Data Organization & Graphical System (HOT-DOGS). (Source: US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Jewett and Romanou, 2017)

Global mean sea-level time series (with seasonal cycle removed), January 1993–January 2018, from satellite altimetry multi-missions. Data from AVISO(Source: Collecte- Localisation-Satellite (CLS) –Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (LEGOS))

Global ocean heat content change (x 1022 J) for the 0–700 metre layer: three-monthly means (red), and annual (black) and 5-year (blue) running means, from the US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dataset. (Source: prepared by WMO using data from NOAA National Centers for Environmental Information)

Global mean temperature anomalies, with respect to the 1850–1900 baseline, for the five global datasets (Source: UK Met Office Hadley Centre)

Mean Temperature Ocean Acidity Atmospheric CO2Glacier Mass Balance

Arctic AntarcticSea Level Change

Ocean Heat Content Sea Ice Extent

*Paris Agreement Article 7 (7c):

Strengthening scientific knowledge

on climate, including research,

systemic observation of the climate

system and early warning systems.

Art 7

(7c)

Art 4 Art 5 Art 7 Art 8 Art 9 Art 10 Art 11 Art 12 Art 13 Art 14

Sensing•Observation of the Earth System

Data Records•Preparation of Climate Data records

•Archiving, •Reanalysis,•Production of long datasets

Delivery of Services•Delivery of targeted information for specific applications or to inform decisions

Decision Making and Implementation• Implement actions based on the information

From observations to decisions

Global Fossil fuel and industry emissions by country

Emissions from OECD countries are about the same as in 1990Emissions from non-OECD countries have increased rapidly in the last decade

Source: CDIAC; Le Quéré et al 2017; Global Carbon Budget 2017

COPERNICUS

Programme de l’Union Européenne, développé en partenariat avec l’ESA et ses Etats Membres pour répondre aux besoins des utilisateurs.

Développement de services opérationnels dans les domaines liés à l’environnement (territoire, océan, atmosphère) et à la gestion des risques.

Informations produites à partir de données d’observation de la Terre acquises à partir de l’espace (composante spatiale) et de terrain (composante in situ).

LA COMPOSANTE SPATIALE

Des infrastructures spatiales dédiées :

� Les Sentinel développés dans le cadre de l’ESA

� Les missions contributrices : infrastructures nationales, multilatérales ou européennes

Un segment sol associé qui s’appuie sur une infrastructure de distribution de données, assorti d’un accès libre et gratuit aux données Sentinel.

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OBSERVATION

© Thinkstock

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Le panorama OT au CNES

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NASA EUMETSAT

ESA ISRO

CNSA

ISA

UKSACSA

Les BallonsUn outil souple au service de la communauté scientifique

Le CNES développe et opère plusieurs types de systèmes ballons , incluant les véhicules, les nacelles et les segments sol, pour répondre à des besoins scientifiques, notamment en astronomie et étude de l’atmosphère. Les vols sous ballons servent aussi à qualifier des concepts instrumentaux et des technologies en vue de futures missions sur satellite.

Depuis 2013 , 3 à 4 campagnes par an (18 à90 vols par campagnes) sous plusieurs latitudes, avec plusieurs types de ballons, lancés depuis plusieurs sites de lancements dans le monde ( Aire sur l’Adour, Kiruna, Canada, Australie, ..)).

OBSERVATION

© CNES/ E. Grimault, 2015

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STRATEOLE 2Campagne de vols ballons longue durée en haute troposphère/ basse stratosphère équatoriale

Océanographie/Hydrologie

SWOTPour le suivi du niveau des océans et des eaux continentales

Coopération CNES/NASA pour cartographier les variations des hauteurs des eaux continentales et océaniques.

Le CNES apporte la plateforme et coopère avec la NASA sur les instruments, notamment l'instrument Karin (altimètre à large fauchée très innovant).

Le CNES est en charge du segment sol de contrôle du satellite et développe un segment sol mission de traitement des données. Le financement de la contribution française est en partie couvert par le Programme d’Investissements d’Avenir.

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OBSERVATION

Lancement prévu en 2021© CNES/ill. D. Ducros

Atmosphere

CalipsoEtude de l’impact des nuages et des aérosols sur le climat Coopération CNES/NASA

CALIPSO, qui embarque un lidar, une caméra visible et un imageur infrarouge, fait partie de l’A-Train, un train de satellites espacés les uns des autres de quelques minutes.

En orbite à 705 km au-dessus de la Terre, le minisatelliteCALIPSO (Cloud Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations) collecte des images sur la distribution en 3D des nuages et des aérosols depuis 2006. Il fournit ainsi des données inestimables pour la recherche climatique, la validation des modèles météorologiques, et les études sur la qualité de l’air. Les données de CALIPSO ont même été utilisées pour étudier le cycle annuel du phytoplancton dans les régions polaires.

OBSERVATION

Lancé le 28 Avril 2006

lDistributions de poussière aéroportées sur le plateau tibétain et les régions environnantes dérivées de la première année des observations du Lidar de CALIPSO © CNES / NASA

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Atmosphère/Météorologie

IASI et IASI-NGDes avancées pour la météorologie et la connaissance de la composition de l’atmosphère

Coopération CNES / EUMETSAT.

Un instrument essentiel de la charge utile des 3 satellites polaires météorologiques européens Metop et Metop-SG grâce à l’interférométrie par transformation de Fourier.

A permis d’améliorer les prévisions météorologiques à 6 jours. Alertes à la pollution atmosphérique 1 ou 2 jours à l’avance.

Premier modèle de vol de Iasi lancé en octobre 2006 sur Metop-A. Deuxième modèle lancé sur Metop-B en septembre 2012.

Le développement des 3 modèles IASI-NG est en cours. La configuration optique de la nouvelle génération doit permettre d’atteindre deux fois plus de résolution spectrale et de signal instrumental que IASI.

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OBSERVATION

Lancement du 3e modèle IASI en 2018et 1er modèle IASI-NG en 2021

© ESA/CNES/D. Ducros

Colonne totale de CO - © Clerbaux et al., 2009

CO

Dust

O3SO2

NH3

HNO3CH4

SO2 alt Ash

Operational distribution at Eumetsat(2016 –

2020)

Atmosphère/Climat

MicroCarbEtudier le CO2 atmosphérique à l’échelle planétaire

MicroCarb devra cartographier, à l'échelle planétaire, les sources et puits du principal gaz à effet de serre : le CO2.L’objectif est de déterminer comment agissent les principaux puits de carbone de notre planète - les océans et les forêts - et de suivre l’évolution de leur comportement.MicroCarb permettra de mesurer dans le même temps combien de tonnes de dioxyde de carbone (CO2) sont émises par l’ensemble des sources (activités humaines et végétation notamment) aux échelles régionales.

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OBSERVATION

Lancement prévu en 2021

© CNES/O. Satler

Film MERLIN de 2min 30 ??

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Merci de votre attention