Un radar pour évaluer la biomasse

Fragment d'image SAR* UHF polarimétrique de la forêt tropicale humide "Paracou" (Guyane) obtenue par le système Onera Sethi* pour le projet Tropisar*? Cette image couvre à peu pres 12kmx8km avec une résolution de 1m. Le satellite Biomass* aura une résolution de 50m. [DEMR]

Comment mieux suivre les flux de carbone et mieux comprendre l’impact de la déforestation sur le changement climatique ? En disposant d’un instrument de mesure capable de quantifier avec exactitude la distribution géographique et les variations dans le temps de la biomasse des forêts. Ce sera l’objectif du satellite Biomass*, qui, si il est retenu par l’Esa, opèrera en 2016.

D’où l’idée de mettre au point une méthode de télédétection radar de la biomasse* qui permette d'en livrer une estimation précise pour les forêts à l’échelle planétaire. C’est cette méthode qui a été mise à l’épreuve de la forêt guyanaise du 6 août au 1er septembre 2009 au travers de la campagne Tropisar, étape clé dans la préparation de la mission Biomass.

A la veille du sommet de Copenhague de décembre 2009 sur le réchauffement climatique, alors que les données sont encore en plein dépouillement, les premières images sont impressionantes. La comparaison des résultats avec les mesures in situ déterminera la suite des opérations...

Retour en images sur cette campagne de mesure aéroportée réalisée en Guyane par le capteur embarqué de l’Onera, Sethi*, conçu et développé par les équipes Onera de Salon de Provence.

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Alentours de l'aéroport de Rochambeau, Guyane. La couleur verte traduit une "dépolarisation" de l'onde incidente rétrodiffusée par le milieu, d'autant plus forte que la végétation est dense.

Image SAR de bancs de vase, Guyane.

Lexique 

• Tropisar
  Tropisar est une étape clé dans la préparation de la mission-satellite Biomass. Conduite par l’Onera, et menée en collaboration avec le Cesbio et le laboratoire toulousain Evolution et Diversité Biologique, au profit de l’Esa et du Cnes, la campagne Tropisar a pour objectif de réaliser une série d’opérations de mesure à partir de données radars de la forêt guyanaise.
  Exemple parfait de forêt tropicale, la forêt guyanaise est une des forêts les plus difficiles à cartographier du fait de sa densité. Les scientifiques disposent par ailleurs de nombreuses mesures au sol effectuées dans le cadre du suivi de la dynamique forestière. Une fois les données radar dépouillées, acquises par Sethi*, les scientifiques de l’Onera compareront les données de biomasse obtenues par la méthode aéroportée à celles dont ils disposent déjà afin d’évaluer la précision du système de télédétection de la biomasse forestière envisagée dans le cadre du projet Biomass.
  « Grâce à Sethi, Tropisar va fournir une cartographie test de la biomasse de forêts tropicales » souligne Pascale Dubois-Fernandez, chef de projet Tropisar. « Les images de Sethi ont en effet les mêmes caractéristiques que celles obtenues par les détecteurs radars proposés pour le satellite candidat Biomass. Elles fourniront donc un premier aperçu du potentiel de cette mission dans les régions tropicales. Actuellement en plein dépouillement et traitement des données, nous devrions être en mesure de livrer à l’Esa des données exploitables à l’horizon de juin 2010. »
• Biomass
  Le satellite Biomass est une des 3 missions concurrentes en lice pour devenir le septième satellite de programme scientifique de l’Esa Earth Explorer consacré aux questions relatives à l’observation de la terre. « Biomass représente un véritable défi scientifique, explique Malcom Davidson de l’Esa. Ce serait le premier satellite apte à générer une cartographie complète des forêts du globe tous les 35 jours et le premier satellite de télédétection à opérer sur une aussi importante longueur d’onde, avec déploiement d’une antenne de 15 à 27 mètres en orbite. Avant d’engager les 220 millions d’euros nécessaires à son développement hors exploitation, il est donc nécessaire de démontrer la pertinence de la méthode et son efficacité dans le suivi des flux de carbone ».
• Biomasse (télédétection radar de la)
  La biomasse est un réservoir de carbone. Biomasse: poids sec de matière ligneuse (bois) + foliaire (feuilles). Masse de carbone = 0.5x biomasse.
  
  La technique de mesure utilisée repose sur l'interaction de l'onde électromagnétique émise par l'antenne embarquée avec la masse ligneuse de la forêt (le bois). Celle ci dépolarise l'onde électromagnétique et cet effet est d'autant plus important que la forêt est dense. Par ailleurs, la mesure simultanée de la hauteur de la forêt avec la technique dl'interférométrie polarimétrique permet de calculer la biomasse.
• SAR - Radar à synthèse d'ouverture
  Technique radar qui exploite le déplacement de l'antenne pour obtenir une résolution angulaire bien supérieure à celle d'une antenne immobile. La résolution angulaire d'une antenne est inversement proportionnelle à sa taille, nécessairement réduite à bord d'un avion.
• Sethi
  Système embarqué d’imagerie radar de nouvelle génération conçu par l’Onera pour des campagnes scientifiques. Développé et certifié en 2007, il produit des images radar du sol, de jour comme de nuit, quelles que soient les conditions météorologiques. « Ses applications sont multiples tant dans le domaine civil (télédétection, archéologie, étude de l’environnement) que dans le domaine militaire », explique Olivier Ruault du Plessis, du département Electromagnétisme et radar.

Sous les ailes du Falcon 20, deux pods d’une capacité d’emport pouvant aller jusqu’à 250kg chacun, qui abritent les trois radars haute et basse fréquence indispensables aux opérations de télédétection aéroportée, et qui constituent le système multimode Sethi. « Cette installation, opérationnelle depuis 2008 et certifiée par l’Agence de Sécurité Aéronautique Européenne, est unique en Europe», confie Olivier Ruault du Plessis, responsable de l’unité Radar imageur et expérimentations de l’Onera.

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