Dans le cadre du projet ESA-TROPOSIF, NOVELTIS est en charge de l’élaboration et la validation d’un produit SIF (Solar-Induced chlorophyll Fluorescence) à partir des données Sentinel-5p et de son exploitation pour améliorer les simulations des cycles du carbone et de l’eau par un modèle de biosphère terrestre (assimilation de données).

En captant près d’un quart des émissions de dioxyde de carbone émis dans l’atmosphère par les activités anthropiques, les écosystèmes terrestres jouent un rôle crucial pour le climat. L’assimilation du CO2 par la photosynthèse est largement compensée par la respiration des écosystèmes et par les feux qui relâchent du CO2 dans l’atmosphère. De grandes incertitudes subsistent quant à nos capacités à caractériser les variations spatiales et temporelles de la séquestration de carbone par les surfaces terrestres, et donc à prévoir l’évolution du fonctionnement des écosystèmes terrestres en lien avec le changement climatique en cours. Au cours de la dernière décade, une ère nouvelle s’est ouverte pour la compréhension du cycle du carbone biosphérique suite à l’estimation de la fluorescence chlorophyllienne de la végétation (SIF: Solar-Induced chlorophyll Fluorescence) à partir d’instruments spatiaux dédiés initialement à la mesure des gaz à effet de serre et autres gaz traces.

SIF est un signal électromagnétique émis par la chlorophylle a des plantes : une partie de l’énergie lumineuse absorbée dans le visible qui n’est pas utilisée pour la photosynthèse est réémise à des longueurs d’onde plus élevées sur le domaine spectral 650-850 nm. SIF varie en fonction des conditions environnementales et, au premier ordre, est un proxy direct de l’activité photosynthétique (fixation du CO2 atmosphérique). Toutefois l’émission de SIF ne constitue qu’une faible portion du rayonnement au sommet du couvert végétal, qui est principalement constitué du rayonnement réfléchi. L’estimation de SIF depuis les satellites d’observation de la terre repose sur des spectromètres disposant d’une très haute résolution spectrale et dédiés initialement à l’étude de l’atmosphère (e.g. GOSAT, OCO-2, GOME-2, SCIAMACHY).

En dépit du succès de ces satellites, leur exploitation pour améliorer notre compréhension du cycle du carbone des écosystèmes terrestres reste limitée par la large résolution spatiale et/ou le faible nombre d’observations fournies.

Ces limitations pourraient être largement réduites par les données fournies par l’instrument TROPOMI à bord du satellite Sentinel-5p. L’instrument combine une haute résolution spatiale (3.5 km x 7 km au nadir), une large fauchée, et une fréquence de revisite journalière, qui permet un suivi quasi-continu des variations spatiales et temporelles de SIF à l’échelle mondiale. D’autre part, les mesures sont associées à un haut rapport signal à bruit et couvrent une large gamme spectrale. Ces caractéristiques constituent une avancée significative en termes de qualité et du nombre de données disponibles par jour par rapport à celles fournies par les missions spatiales précédentes.