St3TART-FO: Mesures de référence fiduciaires pour Sentinel-3 et au-delà

Dans le cadre du projet ESA St3TART-FO, NOVELTIS pilote un consortium de 20 partenaires afin de fournir des mesures de référence fiduciaires (FRM) pour la calibration et la validation de l’altimètre de Sentinel-3 sur les eaux continentales, la banquise et les glaces de mer.

La mission Copernicus Sentinel-3 Surface Topography (S3 STM) livre des données essentielles sur l’élévation de la banquise, des glaces de mer et des eaux continentales. Elle s’appuie pour cela sur un altimètre radar à synthèse d’ouverture haute résolution, une orbite unique qui couvre les régions polaires jusqu’à 81,5°N, et une constellation à deux satellites (S3A et S3B) assurant un cycle de revisite d’environ 15 jours. Pour garantir la fiabilité de ces mesures, il est indispensable de confronter les méthodes de restitution géophysique, les algorithmes de traitement et les corrections de la mission à des mesures de référence indépendantes et parfaitement caractérisées : les mesures de référence fiduciaires (FRM).
Dans la continuité du projet St3TART porté par NOVELTIS (2021-2023), St3TART-FO met en œuvre un dispositif opérationnel de FRM adapté à trois types de surfaces : la banquise, les glaces de mer et les eaux continentales. Le projet identifie et exploite des sites « super » et des sites « d’opportunité », assure l’acquisition, le traitement et la fourniture des FRM pour les activités de Cal/Val, caractérise l’incertitude de chaque produit, et prépare une feuille de route pour les missions altimétriques qui succéderont à S3 STM, dont CRISTAL et Sentinel-3 Next-Generation Topography.
Après le succès de sa revue d’aptitude opérationnelle (Operational Readiness Review) début 2025, St3TART-FO est passé en phase opérationnelle : la couverture des sites s’est élargie, les flux de traitement des FRM se sont automatisés, et des livraisons de données régulières ont été mises en place au service de Sentinel-3, de CRISTAL et des missions à venir. Au cœur de ce dispositif, le FRM Data Hub met gratuitement à disposition, sur une plateforme en ligne accessible à tous, des jeux de données FRM traçables ainsi que des outils de traitement open-source, au bénéfice de toute la communauté Cal/Val.

Détails du projet

Catégories:

Mots clés:

Partager ce projet:

St3TART-FO: Mesures de référence fiduciaires pour Sentinel-3 et au-delà

In the frame of the ESA-TROPOSIF project, NOVELTIS is in charge of elaborating and validating a new SIF product from Sentinel-5p data and of its exploitation to improve global scale simulations of carbon and water cycles with a terrestrial biosphere model (data assimilation).

Project details

Categories:

Share this project:

The terrestrial biosphere plays a key role for climate by offsetting about one fourth of carbon dioxide (CO2) emissions released by anthropogenic activities into the atmosphere. Terrestrial ecosystems assimilate CO2 in leaf chloroplasts by photosynthesis, but most of the assimilated carbon is released back into the atmosphere (mainly as CO2) through ecosystem respiration. Our ability to characterize the spatial and temporal variations of carbon uptakes by land surfaces remains largely uncertain, and hence our ability to anticipate possible evolutions of terrestrial ecosystem functioning under a changing climate.
.
During the past decade, space-borne estimates of solar-induced chlorophyll fluorescence (SIF) have opened-up new prospects to improve our knowledge of the global carbon cycles. SIF is an electromagnetic signal emitted by the chlorophyll a of assimilating plants: part of the energy absorbed by chlorophyll a which is not used for photosynthesis emitted at longer wavelengths as a two-peak spectrum roughly covering the 650–850 nm spectral range. SIF responds instantaneously to perturbations in environmental conditions, which makes it a direct proxy for photosynthetic activity. However, SIF emission in only a slight fraction of the radiation at the top of the canopy, which is mostly made of reflected light.
Estimation of SIF from space-borne instruments is made possible by spectrometers initially dedicated to atmosphere characterization (green house gazes and trace gazes) because they provide the necessary spectral and radiometric sensitivity (e.g. GOSAT, OCO-2, GOME-2, SCIAMACHY).
Despite the great success of these satellites, the exploitation of SIF measurements for most applications is however limited by their coarse spatial resolution and low number of observations.
These limitations could be largely alleviated by the data provided by the TROPOMI instrument on-board Sentinel-5p: this instrument combines a high spatial resolution (3.5 km x 7 km at nadir), a large swath, and a daily revisit frequency, which enables a quasi-continuous sampling of the spatial and temporal variations of SIF at the global scale. The measurements also have a high signal-to-noise ratio and cover a large spectral range. These characteristics constitute a significant improvement in terms of accuracy and number of data available daily compared to those provided by previous missions.

Moyens employés

  • Identification, installation et exploitation de sites FRM « super » et « d’opportunité » sur les eaux continentales, la banquise et les glaces de mer.
  • Acquisition, traitement et fourniture de FRM pour les activités de Cal/Val, incluant des campagnes de terrain.

  • Caractérisation de l’incertitude associée à chaque produit et à chaque mesurande FRM

  • Development and operation of the FRM Data Hub, offering open data access and processing scripts via Jupyter Notebooks.
  • Développement et exploitation du FRM Data Hub, offrant un accès libre aux données ainsi que des scripts de traitement via des Jupyter Notebooks

  • Coordination d’un écosystème international d’universités, d’instituts de recherche et de partenaires d’ingénierie apportant des techniques FRM complémentaires

Résultats

  • Des approches FRM pionnières pour la calibration et la validation des missions d’altimétrie satellitaire, couvrant les eaux continentales, la glace de mer et les glaces continentales.
  • Un FRM Data Hub unique en son genre, offrant un accès libre à des données FRM traçables et contrôlées en qualité, avec une couverture mondiale.
  • Des protocoles, méthodologies et feuilles de route pour les futures missions d’altimétrie satellitaire, notamment CRISTAL et Sentinel-3 Next-Generation Topography.

Clients / Partenaire(s)