20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 6 Mars 2012 |Pag. 1 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’Agence Spatiale Européenne Yves-Louis DESNOS Agence Spatiale Européenne - ESA Chef de la section R&D et Conseiller Expert Directorat des Programmes d’Observation de la Terre ESRIN, FRASCATI, Italie Présentation Espace des sciences Rennes
20 ans d'observation de la Terre avec les missions de l'ESA, présentation par Yves-Louis Desnos.
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20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 6 Mars 2012 |Pag. 1
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’Agence Spatiale Européenne
Yves-Louis DESNOS Agence Spatiale Européenne - ESA Chef de la section R&D et Conseiller Expert Directorat des Programmes d’Observation de la Terre ESRIN, FRASCATI, Italie Présentation Espace des sciences Rennes
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SOMMAIRE
1. Présentation de l’ ESA 2. Observation de la Terre a l’ESA 3. La mission ERS 4. La mission Envisat 5. Les missions d’Exploration
scientifique (Explorers) 6. Les missions opérationnelles
(Sentinels) 7. Initiative sur le Changement
Climatique 8. Exploitation Scientifique
VEGA
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1- L’ Agence Spatiale Européenne
Juin 2011
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L’Agence a pour mission d’assurer et de développer, à des
fins exclusivement pacifiques, la coopération entre États Européens dans les domaines de la recherche et de la
technologie spatiales et de leurs applications spatiales, en vue de leur utilisation à des fins scientifiques et pour des
systèmes spatiaux opérationnels d’applications”
Article 2 de la Convention de l’ESA
Mission de l’ESA
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dans les domainestechnologie spatiales et de vue de leur utilisation à
systèmes spatiaux
Article 2 de la Convention de
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• Plus de 40 ans d’expérience
• 19 Etats Membres
• 5 établissements en Europe, 2200 employés
• 4 billion d’Euro de budget (en 2011)
• Plus de 70 satellites conçus, testés et opérés en orbite
• 17 satellites scientifiques en opérations
• Six types de lanceurs développés
• 1er vol SOYOUZ de Kourou en Octobre 2011
• 1er vol de VEGA en Février 2012
L’ESA en chiffres
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L’ESA est compose de 19 États membres: 17 Etats de l'UE (AT, BE, CZ, DE, DK, ES, FI, FR, IT,GR, IE, LU, NL, PT, RO, SE, Royaume-Uni) ainsi que la Norvège et la Suisse . Huit autres Etats de l'UE ont conclu des accords de coopération avec l'ESA: l'Estonie, la Slovénie, la Pologne, la Hongrie, Chypre, la Lettonie, la Lituanie et la République slovaque. La Bulgarie et Malte sont en négociations pour des accords de coopération. Le Canada prend part à certains programmes en vertu d'un accord de coopération.
19 ÉTATS MEMBRES
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Houston
Washington
Kourou
Moscow
ESA sites
Bureaux
ESTEC (Noordwijk)
Brussels ESA HQ (Paris)
Toulouse
ESAC (Madrid) ESRIN
(Rome)
EAC (Cologne)
ESOC (Darmstadt)
Etablissements de l’ESA
Harwell
Redu
Salmijaervi (Kiruna)
ESA station sol
New Norcia
Santa Maria
Cebreros, Villafranca
Oberpfaffenhofen
Maspalomas
Perth Malargüe
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L’ESA en application sur I-tunes
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2- Observation de la Terre
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Meteosat (1977 -) L'ESA se consacre à l’observation de la Terre depuis le lancement de sa première mission dédiée à la météorologie ERS-1 (1991-2000) et ERS-2 (1995 - 2011) ont fourni une foule de données précieuses sur la Terre, son climat et sur l'environnement en mutation. Envisat (2002 -) le plus gros satellite jamais construit pour surveiller l'environnement, permet une observation continue de la surface de la Terre, de l'atmosphère, des océans et des calottes glaciaires.
PIONNIERS en OBSERVATION de la Terre
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Partie du programme «Living Planet» de l'ESA, ces missions adressent des questions essentielles et spécifiques soulevées par la communauté scientifique, tout en démontrant les dernières techniques d'observation. En orbite: GOCE (2009 -) pour étudier le
champ de gravité terrestre SMOS (2009 -) pour étudier le cycle de l'eau CryoSat-2 (2010 -) pour étudier la couverture de glace
En préparation: Swarm (2012) trois satellites qui étudient le champ magnétique terrestre ADM-Aeolus (2013) étudie l'atmosphère EarthCARE (2015) une mission ESA / JAXA pour étudier les nuages, les aérosols et le rayonnement
Les Missions d’exploration scientifique: “EARTH EXPLORERS“
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«Living Planet» comprend également la prochaine génération de missions dédiées à la météo et le climat. Meteosat Troisième Génération - la prise en charge de Météosat 11 en 2018, le dernier des quatre Meteosat Seconde Génération (MSG). MSG et MTG sont des projets conjoints entrel'ESA et Eumetsat. MetOp est une série de trois satellites pour surveiller le climat et améliorer les prévisions météorologiques, le segment spatial du Système polaire d'Eumetsat (EPS). MetOp-A (2006 -) la première en Europe satellite en orbite polaire destiné à la météorologie opérationnelle
MISSIONS DÉDIÉES À LA MÉTÉO
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Distribution Géographique des Scientifiques
Nombre cumulé sur la période 2000—2011
0 1-9 10-19 20-49 50-99 100-300 300-400 >400
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Une mission conjointe ESA / Commission européenne , l'initiative de surveillance mondiale pour l'environnement et la sécurité (GMES) est la réponse aux besoins de l'Europe pour les services d'information géo-spatiales. Il offrira un accès autonome et indépendant à l'information pour les décideurs, en particulier pour les questions d'environnement et de sécurité. ESA est responsable de la mise en œuvre de la composante spatiale: incluant le développement de la série de satellites ’Sentinel’,le développement du segment sol et la coordination de l'accès aux données. L'ESA a lancé une Initiative sur les changements climatiques, pour le stockage, la production et l'évaluation des données climatiques essentielles. .
Observer notre planète pour un Monde plus SÛR
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3 – les missions ERS-1 et ERS-2
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La MISSION ERS-1
Kourou 17 Juillet 1991
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27 Juillet 1991
La premiere image - 1991
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Les premieres campagnes: L´Astrolabe Expedition - 1991
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Premières images ATSR
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Le premier Interferogramme
Prof. Fabio
Rocca
Politecnico di Milano Dipartimento di
Elettronica e Informazione
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Juillet 1993 Landers
Didier
Massonnet CNES
Le premiere image d’un tremblement de terre
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La première cartographie de la Guyane
J.P. Rudant, UMLV
Google image
Cartographie Guyane 1/200000 DGA / IGN Espace
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Cartographie des innondations avec ERS
Innondations en Camargue : Novembre 1993
Source: Dr. Hervé Yesou SERTIT
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en Indonésie, Thaïlande, Malaisie, Inde, Vietnam, Chine: Cartographie du Riz et estimation du rendement à l'échelle locale et régionale
Thuy Le Toan - 20 years of ERS Scientific Workshop – ESA ESRIN- 27 September 2011
Cartographie et suivi des cultures de RIZ
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Activites volcaniques sur l’ile de Santorini (Grèce) à partir janvier 2011. On observe une Augmentation de l'activité sismique et des émissions de gaz à l'intérieur de la caldeira (ile de Nea Kameni) La déformation du sol indiquant le soulèvement de 5 cm de moins d'un an qui a été mesurée par des techniques utilisant des données InSAR Envisat dans le cadre du projet ESA: ”Terrafirma”
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10 cm/yr per cycle -10 0
Activités Volcaniques a SANTORIN
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Envisat détecte les incendies et aider à évaluer les dommages
AATSR Atlas des feux en 2003 MERIS zones brûlées 08-2003 (rouge)
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GLOBCOVER: Nouveau PORTRAIT de la Terre et de la Surface Terrestre
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Landsat background, with PSI results 9 frames (1992-2005)
~90% des digues observées !!
Surveillance des Digues avec L’interférométrie
Courtesy of Ramon Hansen Delft Institute of Earth Observation and Space Systems
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Surveillance des Digues Hollandaises avec L’interférométrie
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inondations et glissements de terrain provoqués par des pluies torrentielles, Chine du Sud (25 Juin 2005)
ASAR pour le suivi des Innondations
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Les Océans
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20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 58 ASAR image Wide Swath du 17 Novembre 2002
Envisat révèle au public l’étendue de la marée noire liée au tanker Prestige
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Envisat reveals the extent of the Prestige Oil Spill
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• Animation of observed swell generated by a strong storm in the southern ocean, and propagating across the Indian Ocean.
• The moving storm source was tracked by scatterometers from south of Cape Town, South Africa, on 9 May 2007 to north of the Kerguelen Islands on May 14, 2007.
Une première vague géante de 11 mètres frappe La Réunion le 12th Mai
ASAR en Mode Vague observe la longue houle a l’origine des vagues géantes qui frappent la Réunion et l’Indonésie
Source B.Chapron IFREMER and F. Collard BOOST Techcnolgies/CLS BREST, FRANCE
• Une vague suivante de 7 mètre frappe l’Indonésie le 17 et le 18 Mai
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Observation du niveau moyen des mers
Satellite altimetry era (since 1991)
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http://www.medspiration.org
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA
The Medspiration project combines SST data measured independently by different satellites, including Envisat AATSR, into a set of products that represent the best measure of SST, presented in a form that can be assimilated into numerical ocean forecasting models.
Observation de la température de surface des mers
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Les navires sur les routes de navigation détectés par le radar imageur d’ENVISAT sur la période de 2002 a 2009. La carte de NO2 montre la moyenne annuelle du niveau de nitrogène dioxyde pour l’année 2008 en coïncidence avec les routes maritimes (instrument OMI sur le satellite NASA EOS-Aura). �
les routes de navigation observées par le radar imageur d’ENVISAT
We care for a safer world
5 –Les missions scientifiques Earth Explorer 5 –Les missions scientifiques Earth Explorer
GOCE pour étudier le champ de gravité terrestre
Lancé en Mars 2009 GOCE a terminé avec succès sa mission nominale en Mars 2011 Une mission unique: Premier gradiomètre dans l'espace Orbite très basse (255 km) Contrôle actif de la résistance à l'air (moteur ionique) Environnement parfaitement calme
La Mission GOCE de l'ESA a fourni le modèle le plus précis de la «géoïde» jamais produit
SMOS – pour étudier le cycle de l'eau
Dans l'espace depuis le 2 Novembre 2009 Applications: Premières observations globales de deux variables clés du cycle de l'eau: humidité des sols et salinité des océans Amélioration des modèles du cycle de l'eau et la circulation océanique Amélioration de la gestion des ressources en eau
Les sols beaucoup plus secs peuvent être vus en Novembre 2011 par rapport à la même période de 2012. Ces images ont été créées en utilisant les données de mission de l'ESA SMOS. La couleurs jaune indique des sols sec et le bleu montre des sols plus humides Credits: CESBIO/F. Cabot/Y. Kerr, CESBIO TOULOUSE
CryoSat-2 – Mission pour l‘étude des Glaces
la surveillance précise des changements dans l'épaisseur des calottes glaciaires polaires et des glaces de mer flottantes, atteignant des latitudes de 88 ° Lancement 8 Avril 2010
Première carte CryoSat des glaces de mer flottantes (Présentée au Bourget en Juin 2011) Source Univeristy CollegeLondon
CryoSat premiers résultats
CryoSat l’application sur I-tunes
5 –Les missions scientifiques Earth Explorer
LES MISSIONS EN PREPARATION
5 –Les missions scientifiques Earth Explorer
LES MISSIONS EN PREPARATION
La mission SWARM
§ Pour fournir l’analyse du champ géomagnétique de la Terre et etudier sa variation dans le temps
§ Pour acquérir de nouvelles connaissances sur l'intérieur de la Terre et le climat. § Lancement prévu pour Juillet 2012
Swarm 17 February 2012 IABG Ottobrunn Germany.
La mission ADM-Aeolus
§ Pour fournir des observations globales des profils de vent dans l’atmosphere
§ Pour améliorer la qualité des prévisions météorologiques et notre compréhension de l'atmosphère et des processus climatiques
Lancement en 2013
La mission EarthCARE
§ pour une meilleure compréhension des interactions entre les nuages, les processus radiatifs et les aérosols qui jouent un rôle dans la régulation du climat. Lancement en 2015-16
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SOMMAIRE
1. Présentation de l’ ESA 2. Observation de la Terre a l’ESA 3. La mission ERS 4. La mission Envisat 5. Les missions d’Exploration
scientifique (Explorers) 6. Les missions opérationnelles
(Sentinels) 7. Initiative sur le Changement
Climatique 8. Exploitation Scientifique
ARIANE 5
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6 –Les missions operationnelles: Sentinels
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Global Monitoring for Environment and Security
European independence in data sources for environment and security monitoring
and The European contribution to the Global
Earth Observation System of Systems (GEOSS)
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• Coordinateur de la composante spatiale GMES
§ Agence de développement et d'approvisionnement pour l’infrastructure spatiale dédiée
§ Ad-intérim opérateur des missions Sentinel 1, -2 et Sentinel-3 (mission terre)
Le role de l’ESA dans GMES
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Vue d’ensemble du programme GMES
Quel est leur besoin?
Services de base
Oil Spill Tracking Farming Flood
Land Marine Atmosphere Emergency
Policy Makers Public &
Utilisateurs
OBSERVATIONS
Space Infrastructure
In Situ Infrastructure &
Air Quality
Private, Commercial &
Services d’information
Surveillance
Exemples de Services fournis
Security
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GMES Space Component infrastructure
Sentinel missions
Distributed Ground Segment
Contributing missions
SERVICES USERS
Free & Open Data Policy
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Les missions dediees a GMES: les Sentinels
2013 / 2015
Sentinel 1 – Imagerie Radar Operations par tous temps, jour/nuit ,interferometrie Continuite ERS ENVISAT
Sentinel 3 – Océan et surveillance globale des terres Couleur de l'océan à large fauchée, végétation, température de surface mer / terre, altimétrie
2019
Sentinel 4 – Atmosphérique géostationnaire Surveillance de la composition atmosphérique, pollution
2020+
Sentinel 5 –Atmospherique orbite basse Surveillance de la composition atmosphérique (S5 Précurseur lancement en 2014)
Segment sol et Coordination
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SENTINEL-1
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La mission Sentinel-1
Applications: • monitoring sea ice zones and the arctic environment • surveillance of marine environment • monitoring land surface motion risks • mapping in support of humanitarian aid in crisis
situations
4 nominal operation modes: High Bit Rate Modes • strip map (80 km swath, 5X5 m res.) • interferometric wide swath (250 km swath, 20X5 m
res.) • extra wide swath (400 km swath, 25X100 m res.) Low Bit Rate Mode • Wave (5X5 m res.)
Duty Cycle: 25 min in HR mode per orbit in HBR mode & rest of the orbit in LBR
Sun synchronous orbit at 693 Km mean altitude
12 days repeat cycle
7 years design life time, consumables for 12 years
Mission SAR bande C
Lancement : Mai 2013
Applications: • monitoring sea ice zones and the arctic environment • surveillance of marine environment • monitoring land surface motion risks • mapping in support of humanitarian aid in crisis
situations
4 nominal operation modes: High Bit Rate Modes • strip map (80 km swath, 5X5 m res.) • interferometric wide swath (250 km swath, 20X5 m
res.) • extra wide swath (400 km swath, 25X100 m res.) Low Bit Rate Mode • Wave (5X5 m res.)
Duty Cycle: 25 min in HR mode per orbit in HBR mode & rest of the orbit in LBR
Sun synchronous orbit at 693 Km mean altitude
12 days repeat cycle
7 years design life time, consumables for 12 years
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Cartographie de la subsidence en Italie
Italy
Albania
Services de surveillance des pollutions par hydrocarbures
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Services de surveillance des risques naturels : TERRAFIRMA
Tectonics: Istanbul
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Landslides: Graubünden
Infrastructure: IJselmeer
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 89
Suivi de la Houle en temps quasi reel (CLS-Brest)
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Sentinel-2
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Construction d’une ile artificielle Dubaï
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 91
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 92 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA
International CharterSpace and Major Disasters
The example of the 2010 Pakistan Floods
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International CharterSpace and Major Disasters
Suivi des risques naturels
324 activations since 2000 324 activations since 2000324
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Etendue des dommages: Tremblement de terre a Haïti
Earthquake management at Port-au-Prince, Haiti – 13 January 2010
Dati: ALOS, SPOT-5, GeoEye
Credits: SERTIT/SAFER
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Sentinel-3
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Services de temperature des mers : France
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 96 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA
Madrid
Athens
Paris
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA
Observation des îlots de chaleur urbain
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Chlorophylle et Végétation
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 97
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Topographie et Bathymétrie
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7 –L’ initiative pour le changement climatique
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Exploiter le plein potentiel des archives d’observation globale de la Terre à long terme que l'ESA, en collaboration avec ses Etats membres, a mis en place au cours des trente dernières années ..... ..... comme une contribution importante et opportune aux bases de données des Variables Climatiques Essentielles requises par la Convention cadre des Nations Unies sur les changements climatiques
Objectifs
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44% 50%
51% %
44% 44% 5044% 50505050
Accroissement de 50% des concentrations de NO2 observées sur la Chine
Courtesy of John Burrows, Univ. Bremen, D Combined with ERS-2 GOME data
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Accroissement de niveaux globaux de CO2 observes sur la période 2003-2009
GreenHouseGases Monitoring – GHG_cci project
Global CO2 increase as measured by SCIAMACHY
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Coupled climate models
IPCC, 2007
Evolution du niveau moyen des Océans depuis 1870
Historical data (Church & White, 2006) Rate:1.7 (+/- 0.3) mm/yr
Courtesy Sea_Level_CCI represented by Anny Cazenave (LEGOS, Toulouse)
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Distribution spatiale de l’évolution du niveau moyen des océans (1993-2009) Basée sur l’exploitation de
l’altimétrie satellite multi-mission
Source : CLS/AVISO
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Observations du glacier Jacobshaven sur la periode 1851 – 2009 Le plus grand glacier du Groenland
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Differences entre modeles et observation satellitaires
Mesure de la banquise arctique La réduction record en 2007 a stupéfait la communauté internationale opérationnelle de cartographie de la glace:
L'étendue globale est similaire à ce que certains des modèles ont envisagés, mais se produit des décennies plus tôt.
La situation de l'été de 2007 ressemble à certaines prévisions des modèles climatiques pour 2030 à 2050!
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 107 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 107
Désaccord entre les modèles de la mer étendue de la glace (GIEC) et les observations satellitaires …
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 108 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 108
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 109
8 – EXPLOITATION SCIENTIFIQUE
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 110
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 111
Ateliers thématiques organisés par l’ESA
20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 112 20 ans d’observation de la Terre avec les missions de l’ESA | 3/2012 |Pag. 112
POLSARAP STUDY
ENVISAT / ASAR – VV – Mode IM S2 – Février 2004
SAPHIR
IETR Université de Rennes
SAR POLARIMETRIE HOLOGRAPHIE INTERFEROMETRIE RADARGRAMMETRIE
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