L'eau douce, source de toute vie sur Terre et essentielle aux activités humaines, est présente en quantité finie sur notre planète (seulement 0.007% de la totalité de l'eau de la planète est accessible à la consommation humaine via les rivières, ruisseaux, réservoirs et lacs) (Source : "World fresh water resources" de Igor Shiklomanov, 1993). L'augmentation de la population mondiale et le développement des activités humaines entraînent immanquablement un déséquilibre croissant entre la demande et l'offre. Il est dont essentiel de trouver dès aujourd'hui et de mettre en place de nouveaux outils pour mieux conserver et exploiter la ressource eau sur Terre.

Des missions satellitaires ont permis jusqu'à présent de grandes avancées dans le domaine de la climatologie et la France a su, jusqu'à aujourd'hui, occuper une place de choix dans l'étude de données spatiales sur l'eau en particulier dans l'océanographie.

Parmi la communauté scientifique, on estime que l'hydrologie spatiale aurait 25 années de retard par rapport à l'océanographie spatiale alors que l'enjeu de l'eau douce est plus que jamais d'actualité.

Les limitations actuelles de résolution spatiale et du maillage de l'altimétrie nadir (l'altimétrie nadir fournit des données ponctuelles le long de profils espacés de plusieurs dizaines/centaines de km) empêchent l'étude des structures à petite échelle en océanographie, et ne permet pas la surveillance de la plupart des surfaces en eau continentales. Il devient donc nécessaire de développer de nouveaux instruments capables de surmonter ces limitations. C'est le défi de la mission SWOT et du nouveau concept de capteur qu'elle embarquera, l'instrument KaRIN (Ka-band Radar INterferometer – radar interféromètre en bande Ka).

Trace au sol des deux types d'altimètres

L'objectif de la mission SWOT est de mesurer des hauteurs d'eau (et de leurs dérivées spatio-temporelles) des fleuves, lacs et zones inondées et des océans. L'altimétrie interférométrique permettra de fournir une image bidimensionnelle avec une résolution horizontale de l'ordre de 50-100 m. Cette technique permet aussi de s'affranchir des problèmes de l'altimétrie conventionnelle, à savoir les problèmes de réflexions parasites dues aux sols secs, à la végétation et au relief.

KaRIN comporte deux antennes SAR en bande Ka aux extrémités d'un mât de 10 mètres donnant une trace au sol de 120 km de large. Avec sa trace large, le satellite SWOT couvrira tous les lacs, les rivières, réservoirs et océans de la Terre, au moins deux fois tous les 21 jours.

Schéma de fonctionnement de SWOT

La mission SWOT constitue une rupture de concept majeure dans l'altimétrie spatiale. La mission SWOT est porteuse d'innovations scientifiques et techniques déterminantes.

En océanographie : Le principal apport de SWOT consiste à caractériser précisément les circulations de type méso-échelle et sub-méso échelle qui jouent un rôle majeur dans le transport d'énergie dans les océans. SWOT donne également accès aux effets de la circulation côtière sur la vie marine, les écosystèmes, la qualité de l'eau, les transports, et permettra une meilleure modélisation du couplage océan/atmosphère.






En hydrologie : Au niveau des surfaces continentales, cette mission permettra d'une part de mesurer à grande échelle des changements de stockage d'eau des principales zones humides, lacs et réservoirs (on estime à plus de 30 millions de lacs dans le monde qui ont une superficie supérieure à 1 hectare, et d'autre part, permettra d'évaluer plus précisément la débitmétrie des principaux fleuves. Ces observations hydrologiques sont extrêmement importantes pour parfaire notre connaissance de la dynamique globale d'eaux des surfaces terrestres et leurs interactions avec la partie côtière des océans au niveau des estuaires. Cette capacité nouvelle permettra de surveiller l'évolution des stocks d'eau douce dans le contexte du changement climatique, notamment dans les zones où peu d'observations existent.

Répartition des lacs dans le monde (Downing, 2006)

Le CNES finance les études nécessaires dans le cadre du programme TOSCA. Les principaux laboratoires français impliqués sont le CNRM, le LEGOS, l'IFREMER, le LMD, LOCEAN ainsi que la société CLS.

Pour en savoir plus, consultez le site du LEGOS consacré à SWOT