Mission

Objectifs Scientifiques

Les profils de température et de vapeur d'eau varient considérablement d'un moment à l'autre et d'un lieu à l'autre. L'intérêt principal des mesures par satellites réside dans leur capacité d'observation régulière, mondiale et à long terme.
Le principe de la restitution des profils atmosphériques par sondage satellitaire peut être décrit ainsi : les températures de brillance mesurées dans les raies spectrales présentes dans les bandes d'absorption du CO₂ apparaissent étroitement corrélées au profil vertical de la température de l'atmosphère. En effet, l'énergie (luminance) mesurée par IASI est la somme des émissions thermiques des différentes couches de l'atmosphère.
En choisissant les longueurs d'onde telles que l'émission (ou l'absorption) soit maximale dans une couche donnée et minimale ailleurs, en supposant que le pouvoir émissif soit connu à priori (ce qui est possible pour un gaz tel que le CO₂), la mesure à chaque longueur d'onde permet de restituer la température de la couche correspondante. L'ensemble des mesures fournit le profil vertical des températures.
En corolaire, des mesures dans les bandes d'absorption de la vapeur d'eau (ou de l'ozone) permettent, si l'on connaît le profil de la température, de restituer le profil vertical d'humidité (ou de l'ozone).
La précision atteinte en 1998 par le sondeur opérationnel HIRS de la NOAA (qui présente une résolution spectrale d'environ 10 cm-¹) est évaluée à 2,5 kelvins et 40% pour l'humidité.

Une résolution spectrale plus fine (0,3 à 0,5 cm-¹) permet d'atteindre une meilleure précision. IASI vise ainsi une précision de 1 kelvin et 10%. Cette résolution permet également de restituer des spectres fins d'éléments chimiques en faible concentration mais d'une importance notable vis-à-vis de l'effet de serre atmosphérique : l'ozone, le monoxyde de carbone, l'oxyde d'azote et le méthane.

En outre, IASI a la capacité de mesurer la concentration verticale globale des principaux gaz à effet de serre. Il va fournir des données scientifiques importantes pour mieux comprendre les processus du climat et mieux les représenter dans les modèles planétaires.

Les méthodes pour dériver ces produits avec la précision requise sont étudiées par l'ISSWG dans le cadre du Programme Préparatoire. Ces études ont montré que des modèles de transfert radiatif (modèles ligne par ligne) très précis, comme le modèle français 4A/OP, incluent tous les éléments spectraux nécessaires aux simulations IASI. La précision des modèles existants a été comparée aux mesures in situ (aériennes) existantes permettant de quantifier les erreurs acceptables pour les techniques d'inversion. Il a aussi été montré que IASI permettra de mener certaines études dans le domaine de la chimie de l'atmosphère.
(Voir la Documentation sur les résultats scientifiques)

Globalement, les études scientifiques ont montré que les exigences de la mission seront remplies et que pour certains paramètres, la précision, qui peut être atteinte, est meilleure que celle spécifiée. De plus, des produits additionnels importants pour les études de l'atmosphère et du climat peuvent aussi être dérivés.

Objectifs du Plan Scientifique : le Plan Scientifique IASI_Science_Plan_Issue1_released_version.pdf (pdf - 665.76 Ko) (PDF) décrit le travail scientifique nécessaire pour réaliser les objectifs de la mission IASI et fournit un cadre de travail pour les recherches scientifiques requises et les activités de développement.

Mission

L'instrument IASI observe et mesure deux fois par jour le spectre du rayonnement infrarouge émis par la terre, à partir d'une orbite héliosynchrone de faible altitude et avec une trace au sol de 2000 kilomètres de large. Ces mesures sont compatibles en termes d'échantillonnage, de résolution, de précision et de performances globales avec les objectifs de la mission qui sont la fourniture des informations sur :

• Les profils de température dans la troposphère et la basse stratosphère avec une précision de 1 Kelvin, une résolution verticale de 1 km dans la basse troposphère et un échantillonnage horizontal de 25 km.
• Les profils de vapeur d'eau dans la troposphère avec une précision de 10 % sur l'humidité relative, une résolution verticale de 1 km dans la basse troposphère et un échantillonnage horizontal de 25 km.
• La répartition globale d'ozone avec une précision de 5 % et un échantillonnage horizontal typique de 25 km, éventuellement aussi la distribution verticale de l'ozone avec une précision de 10 % et une résolution verticale fournissant deux ou trois éléments d'information indépendants.
• Le couvert nuageux partiel et la température/pression au sommet des nuages.
• Températures de surface des mers et terres émergées.

IASI est un élément clé de l'ensemble de sondage météorologique du Système Polaire EUMETSAT (EUMETSAT Polar System : EPS).

Certains paramètres de IASI ont été ajustés pour être compatibles avec les autres instruments de la charge utile météorologique. Ceci concerne la simultanéité des opérations, des couvertures géographiques identiques pour tous les instruments et la co-registration entre les instruments infrarouges (IASI, HIRS) et les instruments micro-ondes (AMSU-A, MHS).

De plus, une co-registration de 1 km est requise entre le sondeur IASI et l'imageur AVHRR. Les mouvements de la direction de visée de IASI sont synchronisés avec ceux des instruments micro-ondes MHS et AMSU-A.

La durée de vie visée pour IASI est de cinq ans. La probabilité que IASI soit totalement fonctionnel et opérationnel sans diminution significative des performances après cinq ans de fonctionnement en orbite doit être d'au moins 0,8. Pour METOP-A, à ce jour, les 5 ans sont aboutis. Aucune redondance ni diminution de performance n'a été reportée lors des REVEX (Revue d'Exploitation) successives de l'instrument.

La réalisation du plan de mission de IASI inclut deux phases distinctes après le lancement. La première phase est la recette en vol fonctionnelle (durée pour METOP-A : 10 semaines), la seconde est la CAL/VAL (durée pour METOP-A : 25 semaines). La CAL/VAL a permis de disséminer les produits à une communauté restreinte (early dessimination) depuis le 24 mai 2007. La phase opérationnelle est entrée en vigueur le 19 Juillet 2007 pour le reste de la durée de vie du satellite METOP-A.

Très rapidement, le système IASI, composé de l'instrument IASI et de sa composante sol, a permis une couverture permanente quotidienne d'au moins 95 % de la terre sans trou systématique significatif de cette couverture.

Au-dessus de l'Océan Atlantique, l'Europe et la Mer Méditerranée, l'objectif était d'atteindre une couverture de 99 % par jour. Cet objectif a été atteint.

Le traitement opérationnel des données IASI au sol fournit à la communauté des utilisateurs des données de sondage moins de 135 minutes après leur mesure. Le logiciel pour ce traitement a été développé par le CNES (L1/PPF ou connu aussi sous le nom de OPS) et fourni à EUMETSAT qui l'a intégré dans le centre opérationnel de traitement des données du satellite METOP.