CloudSat - Voir les nuages en 3D

Illustration of CloudSat

Source : NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab.

Illustration of CloudSat

Source : NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab.

Illustration of CloudSat

Source : NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab.

Les Canadiens ont toujours été fascinés par le froid, surtout en raison des hivers imprévisibles qui caractérisent notre pays et qui sont marqués par des conditions variées allant de la neige fondante à la pluie verglaçante. Afin d'améliorer les prévisions météorologiques et climatiques, les scientifiques doivent mieux comprendre la physique sous-jacente aux nuages d'hiver, lesquels sont constitués d'un mélange de cristaux de glace et de gouttelettes d'eau.

Depuis 2006, le satellite CloudSat recueille des données et améliore notre compréhension des nuages et de leur incidence sur le climat et la météo. Ce satellite a été élaboré par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) en partenariat avec l'Agence spatiale canadienne (ASC).

Pourquoi les nuages?

Les nuages influent sur la quantité d'énergie solaire retenue dans l'atmosphère ou réfléchie dans l'espace. Un infime changement dans la couverture nuageuse peut fortement modifier le climat. Selon certains scientifiques, les nuages auraient même une incidence plus grande que les gaz à effet de serre et les autres facteurs liés aux changements climatiques.

La mission

Les satellites traditionnels sont généralement limités à l'observation des couches supérieures des nuages et ils sont incapables de voir au cœur de ces derniers. Avant CloudSat, peu de données étaient disponibles sur l'épaisseur des nuages. Et ce sont ces données qui permettent de déterminer la quantité d'eau, de neige ou de glace contenue dans les nuages.

CloudSat effectue la toute première étude globale et tridimensionnelle des nuages. Il recueille des données sur leur structure, leur fréquence ainsi que leur volume et il contribue à améliorer notre compréhension de leur influence sur la météo. Pour ce faire, CloudSat utilise un dispositif radar hyperfréquence qui sonde la couverture nuageuse et il compile des renseignements sur l'épaisseur de celle-ci, sur les altitudes à la base et au sommet des nuages de même que sur la quantité d'eau et de glace qu'ils contiennent.

Les données produites par CloudSat (en synergie avec les données CALIPSO sur les aérosols) permettent également aux scientifiques d'analyser l'incidence des aérosols atmosphériques sur la façon dont la lumière est absorbée et réfléchie par les couches de nuages. À l'aide de ces données, les scientifiques peuvent ainsi étoffer leurs connaissances sur la répartition de l'énergie rayonnante (le rayonnement émis par le Soleil et la Terre) entre la surface de la Terre et l'atmosphère. Enfin, CloudSat permet d'améliorer et de valider les données recueillies par d'autres satellites d'étude de l'atmosphère et des nuages.

Une constellation de satellites

CloudSat se distingue par le fait qu'il opère à l'intérieur d'une constellation de satellites de recherche scientifique. Cette constellation, appelée A-Train, comprend les satellites Aqua, Aura, OCO-2 et GCOM-W1 (« Shizuku »), ainsi que le satellite CALIPSO, qui a été lancé en même temps que CloudSat à bord d'une fusée Delta.

CALIPSO est une mission conjointe des États-Unis et de la France. L'engin spatial amasse des informations sur l'influence des nuages minces et transparents et des aérosols sur le transfert de l'énergie solaire dans l'atmosphère.

Le satellite Aqua transporte à son bord de nombreux instruments qui lui permettent de recueillir des données sur l'atmosphère terrestre. Pour sa part, Aura étudie la qualité de l'air, la couche d'ozone et le changement climatique.

Le Canada au cœur de l'action

Puisque le Canada possède un savoir-faire en radars spatiaux, la NASA (anglais seulement) a invité l'ASC à participer à la mission CloudSat en 1998.

Les entreprises ontariennes CPI et COM DEV International Ltd. (aujourd'hui devenue Honeywell Canada) ont répondu à l'appel d'offres lancé par l'ASC pour cette mission. Ces deux chefs de file de l'industrie spatiale ont mis au point un élément-clé du radar profileur de nuages, soit les klystrons à interaction élargie (EIK) ainsi que l'élément central du récepteur électronique (RFES). Un klystron est un tube électronique spécialisé radar qui émet les ondes radar dont CloudSat se sert pour sonder la structure verticale des nuages.

L'ASC fournit également un appui aux recherches scientifiques canadiennes liées à la mission. L'équipe américaine bénéficie de l'apport de David Hudak, de Ron Stewart et d'Howard Barker, du Service météorologique du Canada. Jean-Pierre Blanchet, de l'Université du Québec à Montréal, fait aussi partie de l'équipe de recherche de la mission CloudSat. Ensemble, ils apportent leurs connaissances dans une variété de disciplines allant de la science fondamentale à l'amélioration des algorithmes informatiques et à la validation des données.

Du côté des États-Unis, le chercheur principal responsable de la mission de CloudSat est Graeme Stephens de la Colorado State University (anglais seulement). L'entreprise Ball Aerospace a été chargée de la construction de la plateforme du satellite.

Pour en savoir plus :