En 2013, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a signalé que les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone (CO2) avait atteint quatre cents parties par million (ppm) pour la première fois depuis l’ère pliocène (il y a environ trois millions d’années). Selon le Sixième rapport d’évaluation (AR6) du GIEC, «l’excès de dioxyde de carbone» dans notre atmosphère entraînera une augmentation de la température moyenne mondiale comprise entre 1,5 et 2 ° C (2,7 et 3,6 ° F) d’ici 2030. Cela affectera considérablement les systèmes écologiques dans le monde entier, y compris l’extinction des espèces, les sécheresses, les incendies de forêt, les conditions météorologiques extrêmes et les mauvaises récoltes.
Outre la réduction des émissions, ces changements appellent des stratégies d’atténuation et d’adaptation et une surveillance du climat. C’est le but des missions Orbiting Carbon Observatory (OCO) 2 et 3 de la NASA, des satellites jumeaux qui effectuent des observations depuis l’espace du CO2 dans l’atmosphère terrestre pour mieux comprendre les caractéristiques du changement climatique. En utilisant la cinquième plus grande centrale électrique au charbon au monde comme cas de test, une équipe de chercheurs a utilisé les données d’OCO 2 et 3 pour détecter et suivre les changements de CO2 et quantifier les émissions produites ci-dessous.
La recherche a été dirigée par Ray Nassar, chercheur principal à Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) et professeur auxiliaire à l’Université de Toronto (UofT). Il a été rejoint par des chercheurs d’ECCC, de l’UofT, de l’Université d’État du Colorado et du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. L’article qui décrit leurs découvertes a été publié le 28 octobre 2022 dans Frontières de la télédétection. Leurs conclusions démontrent que les observations spatiales peuvent être utilisées pour suivre le CO2 modifications des émissions à l’échelle locale.
Lancé en 2014, le satellite OCO-2 cartographie le CO naturel et anthropique2 émissions à l’échelle régionale et continentale. Cela se fait indirectement en mesurant l’intensité de la lumière solaire réfléchie par la surface de la Terre et directement en mesurant la quantité de CO2 absorbée dans la colonne d’air entre la surface et le satellite. Le satellite OCO-2 dispose également de spectromètres calibrés pour détecter la signature spécifique du CO2 gaz. Son compagnon (OCO-3) a été construit à partir des pièces de rechange d’OCO-2 et a été lancé au Station spatiale internationale (ISS) en 2019.
Cet instrument comprend un mode de cartographie qui peut effectuer des observations approfondies sur des zones entières, permettant aux chercheurs d’utiliser OCO-3 pour créer des mini-cartes détaillées à l’échelle des grandes villes – où les émissions de carbone excédentaires sont concentrées. À l’aide de données obtenues lors de plusieurs passages supérieurs entre 2017 et 2022, l’équipe de recherche a analysé les émissions de la plus grande source d’émissions unique en Europe – la centrale électrique de Belchatów en Pologne. À partir de là, ils ont détecté des changements de CO2 des niveaux cohérents avec les fluctuations horaires de la production d’électricité de la centrale.
La centrale électrique de Belchatów est en service depuis 1988 et restera ouverte jusqu’à la fin de 2036 (selon le gouvernement polonais). Il s’agit actuellement de la plus grande centrale électrique au charbon au monde (avec une capacité déclarée de 5 102 mégawatts). Il utilise du charbon brun (lignite), qui génère généralement des émissions plus élevées par mégawatt que la houille (anthracite). Les grandes installations, telles que les centrales électriques et les raffineries de pétrole, représentent environ la moitié des émissions mondiales de carbone provenant des combustibles fossiles.
Aucun des deux satellites n’a été conçu à l’origine pour détecter les émissions d’installations individuelles spécifiques telles que Belchatów. Dans un communiqué de presse de la NASA, Abhishek Chatterjee, scientifique du projet de mission OCO-3, a expliqué comment cela a fait de leurs résultats une “agréable surprise” et comment lui et ses collègues attendent avec impatience les futures opportunités de recherche :
“En tant que communauté, nous affinons les outils et les techniques pour pouvoir extraire plus d’informations des données que ce que nous avions initialement prévu. Nous apprenons que nous pouvons en fait comprendre beaucoup plus sur les émissions anthropiques que ce à quoi nous nous attendions auparavant. C’est vraiment excitant de penser que nous aurons encore cinq à six ans d’exploitation avec OCO-3. Nous constatons qu’il est essentiel d’effectuer des mesures au bon moment et à la bonne échelle. »
Selon Nasser, la plupart des CO2 les rapports sur les émissions sont créés à partir d’estimations ou de données recueillies au niveau de la surface de la Terre. Celle-ci consiste à comptabiliser la masse d’énergies fossiles utilisées, à calculer les émissions attendues, et n’implique généralement pas de mesures atmosphériques. Dit Nasser :
« Les détails les plus fins sur exactement quand et où les émissions se produisent ne sont souvent pas disponibles. Fournir une image plus détaillée des émissions de dioxyde de carbone pourrait aider à suivre l’efficacité des politiques de réduction des émissions. Notre approche avec OCO-2 et OCO-3 peut être appliquée à davantage de centrales électriques ou modifiée pour les émissions de dioxyde de carbone des villes ou des pays. »
À l’avenir, les climatologues bénéficieront du mode de cartographie des observations d’OCO-3, qui pourrait servir de « guide » pour les missions satellitaires de prochaine génération. La NASA a récemment annoncé que les opérations de la mission avec OCO-3 à bord de l’ISS seront prolongées de plusieurs années. L’instrument fonctionnera parallèlement à une autre mission d’observation des gaz à effet de serre, l’EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation). Ces efforts et d’autres pour surveiller le changement climatique et le CO2 émissions en temps réel se révélera inestimable pour les efforts d’atténuation et d’adaptation.
Lectures complémentaires : Nasa
