L’Agence Spatiale Européenne exploite les données satellitaires pour mieux mesurer les émissions de gaz à effet de serre

Défi client : L’Agence Spatiale Européenne (ESA) souhaitait aider les institutions à prendre les meilleures décisions pour lutter contre le changement climatique, tout en relevant les défis posés par la disparité des méthodologies, les incertitudes liées aux inventaires des émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) et l’accès limité aux données atmosphériques.

Solution : Le portail World Emission de l’ESA centralise les données mondiales sur les GES et d’autres polluants atmosphériques, en s’appuyant sur les observations satellitaires pour fournir des informations plus précises, régulièrement mises à jour, avec une meilleure résolution spatiale et temporelle.

Avantages :

• Démocratisation des données d’observation satellitaires complexes, extension de la chaîne de valeur scientifique et soutien à une prise de décision plus fiable.
• Un aperçu régional et mondial plus complet des polluants, de leur origine, localisation et composition.
• Un accès plus facile et plus régulier aux rapports sur les émissions de GES, permettant, à terme, d’évaluer les mesures de réduction et leur efficacité.
• Des données plus précises et plus actuelles à la disposition des gouvernements, des décideurs politiques et d’autres parties prenantes.
• Moins de problèmes liés à la fragmentation des inventaires nationaux d’émissions.

Observer le changement climatique au niveau mondial

Le programme d’observation de la Terre de l’ESA aide la société à mieux comprendre la santé et la complexité de notre planète. Il permet aux décideurs et aux citoyens de faire des choix plus éclairés sur la manière dont les actions politiques et économiques affectent l’environnement de la Terre.

Par exemple, mieux comprendre la composition des polluants atmosphériques et des gaz à effet de serre (GES) est essentiel pour réduire les émissions à l’origine de la mauvaise qualité de l’air et des maladies respiratoires. S’attaquer à l’impact des polluants sur l’atmosphère terrestre est l’une des priorités les plus urgentes de notre époque, alors que la communauté internationale travaille ensemble pour lutter contre la pollution de l’air.

Chaque pays tient à jour des inventaires d’émissions qui fournissent des informations essentielles sur les rejets de gaz polluants dans l’atmosphère, notamment leur source, leur ampleur, leur couverture géographique et leur évolution dans le temps. Ces inventaires fournissent aux gouvernements, aux organisations et aux décideurs politiques des données fiables qui leur permettent d’évaluer l’efficacité des mesures existantes et de déterminer les stratégies futures.

Mais, il n’est pas simple de dresser un tableau clair des émissions de GES. Celles-ci « voyagent » sur de longues distances et traversent les frontières nationales, et les données sont compilées dans des inventaires d’émissions locaux qui utilisent des méthodes disparates.

Pour aider à résoudre ce problème, l’ESA finance le programme d’observation de la Terre « World Emission ». Cette initiative change la donne en matière de surveillance des émissions mondiales : elle permet de recueillir et partager des données sur un plus grand nombre de types de gaz et d’éléments, et à plus grande échelle. Ce programme permet l’utilisation des inventaires basés sur des données satellitaires faisant autorité, y compris des composants chimiques qui ne sont visibles que depuis l’espace. Ces inventaires viendront compléter les initiatives traditionnelles dont la fréquence de mise à jour est faible et apporteront des informations supplémentaires cruciales.

L’utilisation de données satellitaires – en particulier de satellites dédiés à la composition de l’atmosphère comme Sentinel 5-P – améliorera la précision et l’actualisation des inventaires d’émissions, et contribuera à l’efficacité des stratégies et des politiques environnementales.

Nous sommes tous concernés

Pour mener à bien World Emission, l’ESA a travaillé avec un consortium constitué de leaders dans les domaines de la technologie, de la recherche scientifique et académique. Le groupe technologique GMV dirige le projet, aux côtés d’institutions telles que l’Institut Pierre-Simon Laplace, le Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement de l’Université Paris-Saclay et Kayrros en France, l’Institut Max Planck en Allemagne, l’Institut de Chypre et l’Université Libre de Bruxelles en Belgique. Capgemini a fourni l’expertise technologique et d’intégration, combinée aux connaissances scientifiques nécessaires à la mise en œuvre du projet, en fournissant un service résilient qui fonctionnera à l’échelle mondiale.

Capgemini a mis en œuvre l’orchestration du cloud nécessaire à l’intégration des flux d’algorithmes fournis par les partenaires scientifiques du consortium. Pour cela, l’équipe de Capgemini a défini l’architecture de service requise et sa mise en œuvre opérationnelle afin qu’elle soit capable d’intégrer et d’analyser des données provenant de sources disparates.

Ainsi, les différents inventaires d’émissions peuvent désormais fusionner les données dans un flux unifié afin que les informations sur la pollution causée par l’activité humaine puissent être attribuées à des activités et des facteurs socio-économiques spécifiques. La plateforme peut analyser les données à grande vitesse, créant ainsi une visibilité sur l’impact environnemental d’événements soudains tels que les incendies de forêt.

En plus des compétences apportées dans les domaines du digital tels que le cloud, l’IA et le big data, l’expertise de Capgemini en matière de traitement de données satellitaires et scientifiques très complexes a permis de combler l’écart entre les exigences techniques et scientifiques du projet. Ainsi, les développeurs et les architectes des communautés scientifiques et d’infrastructure ont pu réellement se comprendre et travailler dans un esprit de collaboration pour parvenir à un résultat concluant.

Plus important encore, les données pertinentes sont désormais accessibles à tout utilisateur, partout dans le monde, et ce nouveau service continuera d’évoluer et de progresser à l’avenir. Grâce à la démocratisation de l’accès aux données satellitaires, chacun peut désormais explorer et manipuler les données en bénéficiant d’une performance de modélisation cohérente pour en extraire des informations et de la valeur. En permettant à un plus grand nombre de personnes de contribuer à la recherche sur le climat et les émissions, on est mieux armé pour lutter contre la pollution et le changement climatique.

« Capgemini a adopté une approche scientifique de l’infrastructure et du développement du projet World Emission, ce qui nous a permis de créer une solution plus fiable, permettant aux parties prenantes et aux institutions publiques d’accéder à des données précises. »

Carine Saüt, Sustainable Lead for Industries, Capgemini

Envisager l’avenir avec confiance et clarté

Depuis son démarrage en mars 2022, le projet World Emission a déjà vu le lancement de l’inventaire des émissions par satellite dans un portail en libre accès.

Les utilisateurs du monde entier peuvent utiliser le portail pour accéder aux données satellitaires sur les gaz, notamment le dioxyde de carbone (CO₂), les oxydes d’azote (NOx) et le méthane (CH₄). Une interface graphique facilite la visualisation des données sur les émissions et des cartes montrant les émissions localisées de sources individuelles ou des estimations nationales et régionales. Ces sources peuvent être des grands sites industriels ou des bassins d’extraction de pétrole, de gaz et de charbon, en passant par les incendies de forêt et les mégapoles – à l’échelle régionale ou nationale.

« World Emission repose sur un concept unique visant à promouvoir l’utilisation des données satellitaires d’émission à une échelle jamais atteinte auparavant. Et ce projet a été réalisé en un an seulement grâce au consortium qui implique le monde universitaire et l’industrie. »

Beatriz Revilla-Romero, World Emission Project Manager, GMV

Le portail permet l’accès à des informations plus récentes que d’autres sources – ce qui nécessitait auparavant des années pour être intégré et partagé est désormais accessible en l’espace de quelques mois. Les parties prenantes peuvent ainsi surveiller, évaluer et actualiser rapidement si les mesures en œuvre actuellement ont l’effet escompté. Compte tenu de l’urgence de la lutte contre le changement climatique, l’accès à des données pertinentes et fiables sur lesquelles fonder les décisions représente une avancée importante.

Et le travail ne s’arrête pas avec la mise à disposition de la plateforme. Les membres du consortium du projet travaillent sur une stratégie à long terme de réduction des émissions mondiales, basée sur la mesure très précise du plus grand nombre d’espèces polluantes. Parallèlement, World Emission rassemble un réseau mondial d’agences nationales d’évaluation, de centres de recherche et de municipalités. Ces équipes travaillent à l’élaboration de services standardisés pouvant être appliqués dans différentes régions, contribuant ainsi à la création de l’infrastructure mondiale nécessaire pour traiter ce problème global.

« Il est indispensable d’améliorer les données sur les émissions pour réduire notre empreinte de GES et tenir nos objectifs climatiques. Les mesures par satellite sont essentielles pour garantir la précision de l’inventaire mondial. L’exploitation de la puissance de l’imagerie satellitaire nécessite tout un écosystème d’entités privées et publiques. »

Romain Vadon, Emissions Solutions Project Manager, Kayrros