Earth Observing System

Le réchauffement climatique, l'élévation du niveau des mers, la désertification, la destruction de la couche d'ozone, les pluies acides, la diminution de la biodiversité sont autant d'exemples de changements environnementaux qui touchent de manière croissante la planète. Le bien-être de l'humanité repose de plus en plus sur notre capacité à comprendre les facteurs à l'origine de ces phénomènes de manière à pouvoir prédire leurs impacts futurs et prendre les mesures appropriées permettant de prévenir une aggravation de la situation. C'est ainsi que les recherches scientifiques sur l'ozone stratosphériques dans les années 1970 débouchent en 1987 sur le protocole de Montréal imposant la suppression de l'utilisation des chlorofluorocarbure (CFC) dans le but d'arrêter la destruction de la couche d'ozone[2].

Ce constat est à l'origine d'une initiative du président des Etats-Unis approuvée par le Congrès américain qui débouche sur la création en 1990 par la NASA du programme Earth Science Enterprise (ESE) destiné à mieux comprendre les changements environnementaux en réalisant des mesures à l'aide d'instruments installés à bord d'engins spatiaux, installés au sol et aéroportés. ESE constitue la contribution de la NASA à un programme américain plus global le U.S. Global Change Research Program (USGCRP). Le programme Earth Observing System (EOS) constitue le cœur de l'ESE[3].

Les objectifs sont de déterminer l'étendue, l'origine et les conséquences régionales des changements climatiques globaux. les objectifs suivants ont été déterminés initialement par des groupes de travail mis en place dans le cadre du programme en se coordonnant avec la communauté scientifique nationale et internationale[3] :

• Étude du cycle de l'eau et de l'énergie : formation des nuages, dissipation, et propriétés radiatives influençant la réponse de l'atmosphère à l'effet de serre, hydrologie à grande échelle, évaporation.
• Étude des océans : échanges en énergie, eau et composants chimiques entre les océans et l'atmosphère et entre les couches superficielles de l'océan et les couches profondes en incluant la glace de mer et la formation des eaux en profondeur.
• Étude de la chimie de la troposphère et de la basse stratosphère : lien avec le cycle de l'eau et les écosystèmes, transformation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère et interactions incluant les changements climatiques.
• Étude de l'hydrologie au sol et les processus des écosystèmes : amélioration de l'estimation des eaux de ruissellement et de l'apport aux océans. Sources et stockage des gaz à effet de serre. Échange de l'humidité et de l'énergie entre le sol et l'atmosphère. Évolution de la couverture végétale.
• Étude de les glaciers et calottes polaires : prévisions concernant le niveau des mers et la balance globale des eaux.
• Étude de la chimie des couches moyenne et haute de la stratosphère : réactions chimiques, relations entre le Soleil et l'atmosphère, sources et systèmes de stockage des principaux gaz jouant un rôle important sur le plan radiatif.
• Étude de la terre solide : les volcans et leur rôle dans les changements climatiques.

Le programme EOS comprend un volet scientifique, un programme de gestion des données collectées et un segment spatial comprenant plusieurs satellites circulant sur une orbite polaire. En 1988, la NASA lance un appel à contributions pour la sélection de 30 instruments embarqués et des équipes scientifiques. À la suite de contraintes budgétaires imposées par le Congrès, le programme est restructuré en 1991-1992 et le budget est divisé par deux ce qui entraîne l'élimination de l'instrument HIRIS et la réduction du nombre total d'instrument à 17. De plus les satellites voient leur taille revue à la baisse. Le programme subit une nouvelle baisse de budget (9%) en 1994 qui entraîne l'élimination de la mission embarquant un radar et un altimètre laser (deux missions distinctes embarqueront ces instruments par la suite). Ces réductions budgétaires entraînent également un abaissement de la fréquence des lancements de 5 à 6 ans tandis que certains instruments sont embarqués sur des missions des partenaires de la NASA (NASDA, RKA, CNES, ESA). Certains des instruments sont finalement développés par des partenaires internationaux (instruments ASTER, MOPITT, HSB, OMI) ou dans le cadre d'un partenariat avec le Royaume-Uni (HIRDLS). Il est prévu de développer trois séries de missions : satellites du matin (franchissant la ligne des nœuds le matin), satellites de l'après midi et satellites dédiés à l'étude de la chimie de l'atmosphère. En 1999, cette planification est affinée et la construction des satellites suivants est lancée : Landsat 7, QuikSCAT, Terra, ACRIMSAT, Aqua, Aura et ICESat[3].