De leur point de vue unique, les satellites fournissent des preuves scientifiques essentielles pour comprendre le climat.

Les satellites ont observé la Terre de façon continue au cours des cinq dernières décennies jusqu'à aujourd'hui. Ces informations aident les scientifiques à suivre l'évolution des principales composantes du climat, à mieux comprendre les processus du système terrestre, à prévoir les changements futurs et à orienter l'action internationale.

Depuis l'espace, les preuves du changement climatique sont convaincantes.

Des niveaux sans précédent de gaz à effet de serre

Les concentrations mondiales de méthane atmosphérique produites par le CCI de l'ESA à partir de données satellitaires fournissent des informations importantes sur la répartition des sources et des puits de ce puissant gaz à effet de serre. Source : ESA.

Les niveaux de dioxyde de carbone et de méthane dans l'atmosphère - les principaux facteurs du changement climatique provoqué par l'homme - ont atteint des niveaux records et continuent d'augmenter.

Les satellites sont utilisés pour détecter le plus petit changement dans la concentration atmosphérique. Ils montrent que le dioxyde de carbone est passé à 407 ppm en 2018, tandis que les concentrations de méthane sont aujourd'hui supérieures d'environ 150 % aux niveaux préindustriels (Buchwitz, M. et al. 2018) – et continuent d'augmenter.

En détectant avec précision ces petits changements - à 1 partie par million près pour le dioxyde de carbone - les observations par satellite aident la communauté scientifique à améliorer les modèles climatiques mondiaux et à mieux prévoir l'effet de réchauffement probable et les impacts résultant de l'augmentation des niveaux de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

Le projet de l'ESA sur les gaz à effet de serre dans le cadre de l'initiative sur le changement climatique cartographie la répartition mondiale du dioxyde de carbone et du méthane près de la surface. L'équipe entreprend des recherches pour améliorer les produits opérationnels actuels, initialement développés par l'Initiative sur le changement climatique, mais désormais transférés et étendus chaque année par le service Copernicus de l'UE sur le changement climatique.


Dioxyde de carbone et méthane au niveau mondial 2003-2019, Copernicus CCS



L'équipe du projet utilise les données des satellites de dernière génération, notamment la mission Copernicus Sentinel-5P, l'Observatoire du carbone en orbite de la NASA (OCO-2) et la mission TanSat de l'Administration spatiale nationale chinoise pour observer ces gaz à effet de serre dans les moindres détails. Ces satellites fournissent des données à une résolution encore plus élevée et sont équipés de la capacité de distinguer les sources naturelles et humaines de dioxyde de carbone et de méthane, ce qui permet de soutenir les politiques de réduction des émissions telles que l'accord de Paris qui visent à lutter contre le réchauffement climatique.

Le rétrécissement de la cryosphère est généralisé

La cryosphère - les zones de la Terre où l'eau est gelée - joue un rôle important dans la modération du climat mondial.

Le réchauffement climatique a entraîné un rétrécissement généralisé de la cryosphère au cours des dernières décennies, à travers les calottes glaciaires et les glaciers polaires, la couverture neigeuse terrestre, l'étendue et l'épaisseur de la glace de mer arctique, avec une augmentation des températures du permafrost également, selon un récent rapport du GIEC (Rapport spécial du GIEC sur l'océan et la cryosphère dans un climat en évolution, 2019).

Dans ces régions souvent vastes et isolées, les satellites ont fourni des informations cruciales sur les changements rapides en cours.

La calotte glaciaire de l'Antarctique

Changer les calottes glaciaires

Les glaces polaires stockent plus de 99 % de la glace d'eau douce de la Terre sur la terre ferme. Même des changements modestes peuvent influencer le niveau de la mer, augmenter les inondations côtières et perturber les courants océaniques.

Les calottes glaciaires de l'Antarctique et du Groenland évoluent rapidement. Une récente évaluation internationale financée par l'ESA et la NASA montre qu'elles perdent leur masse de glace six fois plus vite que dans les années 1990 - un rythme qui suit actuellement le scénario de réchauffement climatique haut de gamme du GIEC (IMBIE Shepherd, A. et al., 2020).







Le retrait des glaces

La perte totale combinée de la masse de glace du Groenland et de l'Antarctique est estimée à 6,4 milliards de tonnes entre 1992 et 2017, ce qui fait monter le niveau mondial des mers de 17,8 millimètres.

Sur la hausse totale du niveau de la mer due à la fonte des calottes polaires, environ 60 % (10,6 millimètres) sont dus aux pertes de glace du Groenland et 40 % à l'Antarctique (7,2 millimètres).

En utilisant des données satellitaires, les scientifiques estiment que les calottes polaires sont responsables d'un tiers de l'élévation du niveau de la mer.

Le recul des glaciers

La perte de masse des glaciers est liée à l'augmentation des températures de l'air, ce qui en fait un indicateur fiable du changement climatique. Dans un monde en réchauffement, leurs eaux de fonte contribuent à l'augmentation du niveau des mers et ces changements affectent la disponibilité de l'eau dans le monde entier.

Variation de la masse de glace mondiale (cumulée) 1961-2016 en gigatonnes

Les balayages par satellite permettent de cartographier les changements à long terme des glaciers à l'échelle locale, régionale et mondiale. Leur capacité à surveiller à distance l'évolution de la surface, de la hauteur, de la masse et de la vitesse d'écoulement des glaciers permet d'estimer comment ces facteurs contribuent à l'élévation du niveau de la mer et à la libération d'une plus grande quantité d'eau douce.

Les glaciers du monde entier ont perdu bien plus de 9 000 gigatonnes (neuf milliards de tonnes) de glace depuis 1961 (Zemp, M., et al., 2019). Avec le recul des glaciers, les scientifiques estiment que la perte de glace de glacier a représenté 21 % de l'augmentation du niveau de la mer entre 1993 et 2017 (WCRP Global Sea Level Budget Group, 2018).

La clé pour évaluer ces changements ou pour modéliser leur évolution future est l'existence d'un inventaire détaillé - une collection de caractéristiques physiques clés des glaciers. Le projet sur les glaciers de l'initiative de l'ESA sur le changement climatique a fourni un tiers des 198 000 profils de glaciers qui composent l'inventaire des glaciers de Randolph, le premier inventaire complet au monde. Cette ressource fournit les preuves observées faisant autorité sur les tendances et a constitué une contribution majeure aux évaluations des changements du niveau de la mer faites dans le cinquième rapport d'évaluation du GIEC.

Déclin de la glace de mer

Le déclin à long terme de la glace de mer polaire est l'une des indications les plus claires du changement de l'environnement de la Terre.

La glace de mer arctique août 1979

Depuis l'espace, nous pouvons observer une diminution à long terme de l'étendue de la glace de mer arctique, dans tous les mois depuis 1979 jusqu'à aujourd'hui.

La plus forte réduction est observée chaque année à la fin de l'été et les estimations suggèrent que la superficie de la glace de mer est passée de 8 millions de km² en septembre à la fin des années 1970 à environ 4 millions de km², sa plus faible étendue, en 2012.

Enregistrement par satellite de l'étendue mensuelle de la glace de mer arctique jusqu'en juillet 2020

Développé conjointement par le projet Sea Ice de l'initiative sur le changement climatique de l'ESA et l'OSI SAF d'EUMETSAT, le record de glace de mer par satellite s'étend sur quarante ans jusqu'à aujourd'hui. Il s'agit d'un outil essentiel, qui permet à la communauté scientifique d'évaluer et d'améliorer la précision des prévisions des modèles climatiques, et de suivre les changements et d'évaluer les tendances avec une plus grande confiance.

À partir de ces données, les modélisateurs climatiques ont établi un lien clair entre la diminution de la couverture de glace de mer arctique en été et les émissions cumulées de dioxyde de carbone dues à l'activité humaine.

Une étude récente estime que trois mètres carrés de glace de mer arctique sont perdus pour chaque tonne d'émissions de dioxyde de carbone (Notz and Stoeve, 2016).

La dernière génération de modèles climatiques, qui sont validés à l'aide du dossier du satellite CCI de l'ESA sur les glaces de mer, indique que l'océan Arctique pourrait être libre de glace pendant les mois d'été dès 2050.

L'élévation du niveau de la mer

Elévation du niveau moyen de la mer à l'échelle mondiale

Le niveau de la mer a augmenté globalement d'environ 15 cm au cours du XXe siècle et augmente actuellement plus de deux fois plus vite, à un rythme de 3,6 mm par an (entre 2006 et 2015).

Selon le rapport spécial du GIEC sur l'océan et la cryosphère dans un climat en évolution, l'élévation du niveau de la mer pourrait atteindre 60-110 cm d'ici 2100 selon les projections des modèles qui supposent que les pays ne prennent que peu de mesures pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cela ferait des inondations un événement annuel, augmentant les risques encourus par 1,9 milliard de personnes vivant dans les régions côtières de basse altitude.

Parmi les facteurs importants qui contribuent à l'élévation du niveau de la mer, citons : la dilatation thermique en réponse à l'augmentation de la température de l'eau de mer et l'ajout d'eau douce à mesure que les calottes glaciaires et les glaciers perdent de la masse. Nous le savons car les capteurs spécialisés des satellites d'observation de la Terre mesurent la température de la surface de la mer et les changements dans la glace et les glaciers.


Grâce aux altimètres satellitaires, les scientifiques sont en mesure de détecter les différences régionales dans le rythme de progression sur les océans de la Terre

En fusionnant les observations de 11 missions satellitaires différentes, le projet de l'ESA sur le niveau de la mer dans le cadre de l'initiative sur le changement climatique a généré un enregistrement très précis et continu de la hauteur de la surface de la mer sur 25 ans (Ablain (, M. et al.2017) ; Legeais, J-F. et al. (2018)).

Une compréhension précise des changements du niveau mondial de la mer, y compris des différences régionales importantes, est essentielle pour que la communauté internationale puisse élaborer une réponse efficace.

Le niveau de la mer ne s'élève pas partout de manière uniforme - des mesures uniquement possibles par satellite montrent comment le niveau de la mer à travers le globe varie en fonction des vents, de la pression atmosphérique, du fond des océans, de la rotation de la Terre ainsi que de la température et de la salinité de l'eau.









Diminution de la couverture et de la masse de neige

Changements dans la masse de neige 1980-2018, d'après Pulliainen J et al (2020)

La couverture neigeuse est très sensible à une augmentation de la température. Les données satellitaires montrent qu'à mesure que les températures mondiales augmentent, l'étendue de la neige a diminué à un rythme de (-0,55 ± 0,21) × 106 km² par décennie au printemps sur l'ensemble de l'hémisphère nord dans les années 1980 et au 21e siècle (Thackeray, C. et al. (2016)).

Le projet de l'ESA sur la neige dans le cadre de l'initiative sur le changement climatique fournit la première estimation fiable de l'évolution de la masse de neige, en utilisant une série chronologique mondiale de 39 ans basée sur les observations des satellites à micro-ondes passifs. Des tendances continentales ont été observées. Par exemple, la masse de neige a diminué de 46 gigatonnes par décennie dans toute l'Amérique du Nord. Bien que cela ne se reflète pas en Eurasie, une forte variabilité régionale a été observée.

Sur la base des tendances actuelles et du seuil de 1,5 °C d'augmentation de la température de surface, les modèles climatiques ont prévu que la masse de neige diminuera jusqu'à 40 % dans le centre de l'Amérique du Nord, l'Europe occidentale et le nord-ouest de la Russie, par rapport à la période 1986-2005.

Surveiller le climat depuis l'espace

Les mesures des missions de l'ESA apportent une contribution substantielle à la surveillance du climat. Les observations provenant des archives satellitaires de l'ESA sur 40 ans ainsi que des missions actuelles de l'ESA, des Sentinelles Copernicus et des missions de tiers sont exploitées par l'initiative de l'ESA sur le changement climatique afin de générer des enregistrements de données cohérentes, à long terme et globales pour 21 variables climatiques essentielles clés.

Ces données fiables soutiennent le processus de la CCNUCC qui dirige l'action internationale sur le climat. Ils sont utilisés en association avec les modèles du système terrestre pour étudier les facteurs, les interactions et les rétroactions dues au changement climatique, ainsi que les réservoirs, les téléconnexions, les points de basculement et les flux d'énergie, d'eau, de carbone et autres.

Explorez les données climatiques

Visitez la section "Explore" pour examiner de plus près les données climatiques produites dans le cadre du programme "Climate Change Initiative" de l'Agence spatiale européenne.