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Le meilleur des deux mondes
Les constellations CEOS de sondes satellitaires destinées à surveiller la qualité de l'air et l'ozone combinent des cartographes globaux mesurant quotidiennement la composition atmosphérique depuis une orbite polaire basse (LEO) et des cartographes régionaux mesurant le cycle diurne de la composition atmosphérique dans le champ de vision plus limité d'un point d'observation géostationnaire (GEO).
Le très performant Sentinel-5P TROPOMI et son successeur très attendu Sentinel-5 UVNS appartiennent à la première catégorie, tandis que le GEMS coréen, le TEMPO américain et le futur Sentinel-4 UVN appartiennent à la seconde catégorie.
La coordination des sondes LEO et GEO dans une telle constellation ouvre de nouvelles perspectives pour la surveillance multi-missions des gaz à l'état de traces dans la troposphère et pour des applications synergiques tenant compte de la nature multi-échelle de la composition atmosphérique. Une condition préalable est de garantir la fiabilité des données non seulement pour chaque mission satellitaire individuelle, mais aussi pour l'ensemble de la constellation satellitaire.
La validation rigoureuse de ces données et l'évaluation de leurs incertitudes deviennent encore plus importantes. En conséquence, l'état de l'art de la validation géophysique a évolué.
Les comparaisons classiques avec les mesures au sol restent la référence, car elles fournissent des indicateurs de qualité (par exemple, biais, dispersion, dérive) traçables selon les normes communautaires.
Des techniques d'évaluation complémentaires ont été mises au point pour repérer les caractéristiques à l'échelle régionale et mondiale (par exemple, les biais transversaux, les artefacts liés à l'albédo de surface...) et évaluer la cohérence mutuelle des différents satellites. Ces techniques s'appuient entre autres sur des comparaisons entre satellites et sur des méthodes d'analyse du contenu informatif, mais présentent l'inconvénient de ne pas disposer de référence claire.
C'est pourquoi le meilleur des deux mondes est ici combiné : un environnement de validation opérationnel effectue des comparaisons entre satellites avec le sondeur TROPOMI LEO sélectionné comme norme mobile entre les trois sondeurs géostationnaires, cette norme mobile étant elle-même fermement ancrée aux mesures de référence au sol. Des outils d'harmonisation des données basés sur la métrologie sont appliqués aux ensembles de données afin d'atténuer les différences de représentativité et les erreurs de comparaison.
Application à l'ozone troposphérique
La figure 1 illustre cette approche par étapes pour les données sur la colonne d'ozone troposphérique provenant des satellites OMI et GOME-2-B, révélant respectivement un biais nord-sud et un biais négatif global par rapport à TROPOMI.
Les observations des trois sondes sont ensuite ancrées aux données SHADOZ sur l'ozone tropical, utilisées comme référence traçable. Dans la figure 2, cette approche est étendue à d'autres ensembles de données sur l'ozone troposphérique (figure 2).
Références
- Hubert, D., et al., TROPOMI tropospheric ozone column data: geophysical assessment and comparison to ozonesondes, GOME-2B and OMI, Atmos. Meas. Tech., 14, 7405–7433, https://doi.org/10.5194/amt-14-7405-2021, 2021.
- Keppens, A., et al., Harmonisation of sixteen tropospheric ozone satellite data records, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-3746, 2025.
