Un nouveau satellite mesurant l’humidité du sol pourrait assurer des prévisions météorologiques plus justes

Ramata Magagi, professeure au Département de géomatique appliquée de l’Université de Sherbrooke, pilote un projet d’envergure internationale afin de valider les données relatives à l’humidité du sol provenant du satellite SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity). Avec son équipe, elle tente de développer des algorithmes d’estimation de l’humidité du sol qui permettraient aux hydrologues, aux météorologues et aux agronomes de nourrir leurs modèles de prédiction avec des mesures plus fiables et leur donneraient la possibilité d’émettre des prévisions à des fréquences beaucoup plus intéressantes.

Dans plusieurs régions, l’humidité du sol est l’un des facteurs influençant le plus les conditions météorologiques. Elle agit entre autres sur la distribution de la végétation, les risques d’inondation et la sécheresse. Pouvoir compter sur des données crédibles à grande échelle serait profitable pour tous les spécialistes en environnement.

Comme l’explique la responsable du projet de validation, Ramata Magagi : «L’humidité du sol est une donnée à la base de toutes les sciences environnementales. En agronomie, par exemple, les experts se servent de cette mesure pour prédire les stress hydriques et les rendements agricoles. En disposant d’un outil comme SMOS, qui fournit des mesures à une fréquence régulière, les agronomes pourront suivre les conditions d’humidité dans les champs et ajuster l’irrigation en conséquence.»

Les données d’humidité du sol en provenance de satellites avaient jusqu’à maintenant toujours été estimées à une fréquence de 6 GHz. L’appareil SMOS, lancé en 2009, est le premier à utiliser une faible fréquence de 1,4 GHz pour prendre ses mesures, ce qui a pour effet de permettre aux ondes de mieux pénétrer le sol et donc d’avoir accès plus facilement à l’humidité.

L’objectif de l’expérience, qui réunit des chercheuses et chercheurs universitaires et des organisations gouvernementales (Environnement Canada, Agriculture et agroalimentaire Canada, NASA), est de vérifier la fiabilité des estimations d’humidité du sol du nouveau satellite en les comparant à celles prises sur le terrain.

Une fois le processus de validation achevé, des corrections pourraient être apportées dans les algorithmes si les mesures s’avéraient erronées. Grâce à ce projet, les experts et les chercheurs en environnement pourront se servir directement des données fournies par le satellite SMOS, sans avoir à effectuer de coûteuses collectes de données sur le terrain.

Comparer pour mieux valider

Du 1^er au 17 juin, une cinquantaine de chercheurs et d’étudiants ont participé à une collecte de données sur le terrain qui s’est effectuée sur le site agricole de Kenaston, près de Saskatoon en Saskatchewan, et sur le site forestier de Boreal Ecosystem Research and Monitoring Sites. D’une superficie d’environ 33 km sur 71 km chacun, les deux sites offraient aux chercheuses et chercheurs un relief plat et des conditions de sol et de végétation différentes pour la collecte de données diverses et intéressantes pour un processus de validation.

Afin de valider les mesures prises par SMOS, les chercheuses et chercheurs, munis de sondes d’humidité, ont sillonné 60 champs par jour dans le but de récolter des données en quasi-simultanéité avec le satellite situé à 800 km du sol. Quatorze mesures, à 100 m d’intervalle et réparties sur deux lignes parallèles, ont été relevées sur chaque champ lors des huit sorties terrain effectuées par le groupe de chercheurs. Deux avions de recherche appartenant à Environnement Canada et à la NASA, équipés d’instruments de mesure de même fréquence que SMOS, collectaient aux mêmes endroits et aux mêmes moments des données à 3 km et à 13 km d’altitude afin d’évaluer l’effet d’échelle sur les mesures.

Les données recueillies sur le terrain seront transférées au Département de géomatique appliquée de l’UdeS et seront rendues publiques dans deux ans. Puisque la NASA participe à cette expérience sur l’humidité du sol, le projet initié par l’équipe sherbrookoise comprendra également la validation pré-lancement de la mission SMAP (Soil Moisture Active and Passive), un nouveau satellite qui sera mis en orbite par l’agence américaine en 2014 et qui utilise la même fréquence que SMOS pour mesurer l’humidité et l’état des sols.