Les systèmes embarqués 80 Le sondage satellitaire et son évolution Thierry Phulpin (1), Florence Rabier (2) et Lydie Lavanant (3) La Météorologie - n 40 - février 2003 (1) Centre national d études spatiales 18, avenue Édouard-Belin - 31401 Toulouse Cedex 4 thierry.phulpin@cnes.fr (2) Météo-France - Centre national de recherches météorologiques - Toulouse (3) Météo-France Direction de la production - Centre de météorologie spatiale - Lannion Une technique déjà éprouvée Résumé De nos jours, le sondage par satellite est couramment utilisé par la météorologie opérationnelle et pour l étude de l atmosphère et du climat, grâce aux progrès réalisés depuis une vingtaine d années dans les méthodes d inversion et d assimilation des données satellitaires. Les techniques instrumentales sont également en pleine évolution et permettent de proposer pour les toutes prochaines années des sondeurs aux performances bien supérieures, tel l interféromètre Iasi. En attendant les sondeurs actifs ou embarqués sur des satellites géostationnaires pour la prochaine décennie Abstract Satellite sounding and its evolution Nowadays, satellite sounding is currently used for operational meteorology and for studies of the atmosphere and climate thanks to the methods for data inversion and assimilation that have been developed over the last twenty years. Instrumental techniques are also quickly evolving and will soon allow much improved sounders, like the IASI interferometer. We are waiting for sounders to be put aboard geostationary satellites and for active sounders in the next decade. L idée de restituer des profils atmosphériques à partir de mesures satellitaires du rayonnement thermique émis par l atmosphère revient à Kaplan (1959). Une confirmation convaincante en a été donnée par les satellites expérimentaux de la Nasa dans les années 1960-1970. En 1978, la NOAA lançait alors Tiros-N, le premier satellite opérationnel doté du système de sondage Tovs (Tiros Operational Vertical Sounder). Depuis plus de vingt ans, ces sondeurs spatiaux ont fait la preuve de leur utilité pour les modèles de prévision numérique du temps comme pour les études d évolution du climat. Ce succès s explique en premier lieu par le fait que les satellites sont des plates-formes particulièrement bien adaptées à la météorologie. Les satellites défilants à orbite héliosynchrone, du type des NOAA (figure 1), sur lesquels ces sondeurs à champ large (typiquement 2 400 km) sont embarqués, permettent d observer chaque point de la Terre au moins deux fois par jour. On conçoit qu une telle densité de mesures et que la couverture de régions peu instrumentées (océans, calottes polaires) se révèlent d une grande utilité. En outre, les mesures des sondeurs donnent accès à des variables géophysiques (température, humidité) et à leur distribution verticale, informations requises par les météorologistes. Figure 1 - Le satellite NOAA 17, photographié quelque temps avant son lancement de la base Vandenberg (Californie) le 24 juin 2002. NOAA 17 porte plusieurs instruments, notamment l imageur AVHRR et le système de sondage atmosphérique Atovs. ( Nasa/GSFC) La restitution n est pourtant pas directe et la meilleure façon d utiliser ces données a suscité de grandes controverses scientifiques. En définitive, des solutions différentes ont été adoptées en fonction des besoins. Les techniques d assimilation variationnelle sont certainement mieux adaptées à l injection directe des données satellitaires dans les modèles numériques de prévision, alors que, pour d autres applications, les techniques d inversion (conversion des mesures satellitaires en données géophysiques) restent très employées. L arrivée de nouveaux capteurs aux performances largement améliorées maintient un débat animé pour le choix des méthodes optimales d extraction de l information.
La Météorologie - n 40 - février 2003 81 Grands principes du sondage satellitaire Le principe du sondage atmosphérique à partir d un satellite a été déjà exposé, par exemple, par Cayla (2001). Rappelonsen ici succinctement les grandes lignes. Pour les besoins météorologiques, qui requièrent une bonne résolution spatiale, on utilise la technique du sondage vertical. Le profil de la température est déduit des mesures d émission thermique réalisées à des fréquences correspondant aux raies d absorption du gaz carbonique ou de l oxygène, gaz dont le contenu est constant et la distribution verticale connue. Les spectres d absorption de ces gaz se situent dans le domaine infrarouge (de 13 à 15 μm pour le gaz carbonique) ou micro-ondes (60 GHz pour l oxygène). Au centre des raies d absorption, là où l absorption est maximale, le rayonnement montant est absorbé par les couches supérieures et seul parvient au satellite celui qui émane des couches les plus hautes. Dans les ailes de ces raies, où l absorption est plus faible, on sonde au contraire les couches les plus profondes. L énergie émise étant fonction de la température, on accède ainsi à la température des différentes couches de l atmosphère (à condition que le gaz soit encore assez abondant). On montre que la luminance mesurée L à une fréquence donnée est la somme des émissions thermiques des Figure 2 - Principe du sondage satellitaire. À gauche, spectre d émission atmosphérique entre 650 et 800 cm -1. Ce spectre donne la température de brillance en fonction du nombre d ondes (l inverse de la longueur d onde). Les températures de brillance sont les températures d émission correspondant aux luminances (ou radiances) mesurées L. Les raies les plus intenses du CO 2 se situent vers 675 cm -1. La luminance L mesurée à ce nombre d ondes (température de brillance = 233 K) permet d accéder à la température de la couche atmosphérique dont la fonction poids est centrée à 100 hpa (à droite), soit 225 K. De même, la luminance mesurée à 775 cm -1 (fenêtre atmosphérique) donne la température de la couche la plus basse, située vers 970 hpa, soit 285 K. différentes couches, considérées comme des corps noirs, pondérées par une fonction poids w (P). Cette fonction poids est définie comme le produit de l absorption de la couche au niveau de pression P par la transmission jusqu au satellite. En fait, l équation peut être linéarisée à partir d une solution approchée (par exemple, une prévision de l état atmosphérique que l on cherche à raffiner) ; la température de brillance T (la température d émission correspondant à la luminance mesurée L ) s exprime alors comme une combinaison linéaire des températures des différents niveaux, les coefficients dépendant de et très peu de T (figure 2). Une collection de mesures de rayonnement à des fréquences bien choisies permet de définir un système d équations linéaires que l on cherchera à inverser. Il faut noter que la qualité de la linéarisation sera d autant meilleure que la solution approchée sera proche de la réalité. Une étape importante réside donc le choix de la solution Tableau 1 - Caractéristiques des principaux sondeurs opérationnels (HIRS, MSU, AMSU-A et AMSU-B) et des futurs instruments de sondage (AIRS, Iasi et Cris). En réalité, pour couvrir les situations météorologiques tous temps avec la meilleure précision possible, un système de sondage comporte un ensemble d instruments infrarouges et micro-ondes. Ainsi, Tovs associe HIRS et MSU, tandis qu Atovs associe HIRS, AMSU-A et AMSU-B. Atovs est opérationnel depuis le lancement de NOAA 15 en 1998. Satellite NOAA & Metop Aqua Metop NPP & NPOESS Type d'instrument Radiomètre Spectromètre Interféromètre Interféromètre Agence NOAA Nasa Cnes & Eumetsat NOAA Domaine spectral (cm -1 ) Répartis de 669 à 2 660 646-1 135 Contigu de 650-1 065 1 217-1 613 645 à 2 760 1 210-1 750 2 169-2 674 2 155-2 550 Nombre de canaux 19 et 1 visible 2 378 8 461 1 300 Résolution spectrale (cm -1 ) 3 à 40 0,25 à 1 0,25 0,6 à 2,5 Bruit radiométrique à 280 K 0,2 K 0,2 K 0,1 à 0,3 K 0,1 à 0,3 K Résolution spatiale (km) 20 13,5 12 14 Date de lancement 1978 Mai 2002 2005 2006 Satellite NOAA NOAA 15-17 & Metop NOAA 15-17 & Metop Type d'instrument Radiomètre Radiomètre Radiomètre Agence NOAA NOAA NOAA Domaine spectral (GHz) 503 ; 53,74 23,8 ; 31,4 89 54,96 ; 57,95 50,3 à 55,5 (6) 150 57,29 (6) ; 89 183 (3) Nombre de canaux 4 15 5 Bruit radiométrique 0,3 K 0,2 à 0,9 K 0,4 à 1 K Résolution spatiale (km) 80 50 16 Date de lancement 1978 1998 1998
82 La Météorologie - n 40 - février 2003 approchée. Ensuite, le profil de température est fourni par l inversion de ce système. Mais le problème considéré est un problème «mal conditionné», car les observations sont fortement corrélées. Or, les coefficients du système à inverser sont connus avec une certaine imprécision et les observations sont affectées d une erreur de mesure. Conséquence du mauvais conditionnement, le bruit de la mesure peut être considérablement amplifié et les solutions sont donc extrêmement dépendantes de la précision des mesures, ce qui impose de régulariser les solutions. Une revue des différentes méthodes d inversion applicables à la restitution de profils atmosphériques est proposée par Rodgers (2000). Il faut noter que ce principe peut être étendu à la restitution de profils de vapeur d eau ou d ozone, en réalisant les mesures dans les bandes d absorption de ces gaz et en supposant avoir déterminé les profils de température et d humidité avec suffisamment de précision. Cependant, le problème devient alors fortement non linéaire. La précision de la restitution des profils atmosphériques dépend donc, d une part du bruit radiométrique des sondeurs, d autre part de l épaisseur des fonctions poids qui détermine la résolution verticale des mesures. En pratique, un système de sondage tel que le Tovs (puis son successeur l Atovs, Advanced Tovs) est constitué d un sondeur infrarouge HIRS couvrant les bandes d absorption des gaz atmosphériques et d un sondeur micro-ondes MSU (puis AMSU) pour le sondage en présence de nuages. Le sondeur HIRS (tableau 1) présente des canaux de mesure assez larges pour minimiser le bruit radiométrique et, de ce fait, des fonctions poids assez épaisses. La précision obtenue avec l Atovs est ainsi de l ordre de 2 C pour la température et de 20 à 30 % pour l humidité. Mais les précisions demandées par la météorologie opérationnelle sont maintenant de 1 C pour la température et de 10 % pour l humidité, pour une résolution verticale de 1 kilomètre. Pour atteindre de telles précisions, les instruments doivent présenter des fonctions poids très étroites, tout en maintenant un bruit acceptable, et offrir des canaux réalisant un échantillonnage vertical serré. C est l objectif du sondeur AIRS [www-airs.jpl.nasa.gov/], lancé en mai 2002 sur le satellite Aqua, du sondeur Iasi [smsc.cnes.fr/iasi/] qui sera embarqué sur Metop et, plus tard, du sondeur Cris [www.ipo.noaa.gov/cris.html] sur NPOESS. La figure 3 illustre la capacité Altitude (km) Altitude (km) 20 15 10 5 0 20 15 10 5 0 0 2 0 2 Perturbation de température ( C) que Iasi aura de résoudre de fines structures verticales actuellement indécelables avec HIRS. L apport à la prévision du temps Les données de luminance des systèmes de sondage Tovs (puis Atovs) sont utilisées de façon opérationnelle dans le modèle numérique planétaire Arpège de Météo-France depuis 1999. Avec deux satellites défilants dans l es- Signal original Signal retrouvé avec Iasi Incertitude Signal original Signal retrouvé avec HIRS Incertitude Figure 3 - Cette figure illustre la précision verticale qu il est possible d atteindre en améliorant la résolution spectrale des sondeurs. En bas, la fonction poids des canaux HIRS ne permet pas de restituer une perturbation de température de 2 C située à une altitude de 5 kilomètres. Celle-ci peut en revanche être convenablement restituée (en haut) avec Iasi dont la résolution spectrale est de 0,25 cm -1. (Remerciements à A. Collard du Met Office) pace, on dispose de données quasi planétaires pour chaque période de six heures. Arpège est doté d une assimilation variationnelle quadridimensionnelle (4D-VAR) de données, décrite par exemple par Rabier et al. (2000). Les observations recueillies juste avant de lancer la prévision servent à réajuster la trajectoire du modèle issue de la prévision précédente. Dans ce processus, les données satellitaires sont insérées au même titre que les données conventionnelles. Ici, les données des sondeurs sont les températures de brillance fournies par le service Nesdis de la NOAA, puis prétraitées (étalonnage, navigation et colocalisation). Ces données subissent des contrôles de qualité assez stricts : elles sont comparées à la fois à des valeurs climatologiques et aux températures de brillance simulées par le modèle. Le premier test rejette très peu de données, les rejets étant en général liés à des problèmes instrumentaux majeurs. Le deuxième test est plus contraignant et rejette des données qui peuvent être de bonne qualité, mais dont la simulation n est pas adéquate (présence de nuages non prise en Figure 4 - Prévisions de géopotentiel à 500 hpa avec (b) et sans (a) les données du système de sondage Atovs du satellite NOAA 16. Les différences entre ces deux prévisions sont représentées sur la figure c (intervalle de 50 mgp entre isolignes). Les champs prévus sont à comparer avec la meilleure estimation de l état atmosphérique à l échéance de prévision (d).
La Météorologie - n 40 - février 2003 83 compte par le modèle de transfert radiatif, mauvaise paramétrisation de l émissivité de surface ). L impact de ces données satellitaires sur la qualité des prévisions est significatif, avec un apport particulièrement remarquable pour les échéances de prévision au-delà de 48 heures, mais aussi dans l hémisphère sud et dans les hautes couches de l atmosphère (Pailleux, 2002). On a pu noter également un impact occasionnel marqué sur la prévision à courte échéance de situations synoptiques. Un exemple est fourni sur la figure 4, où l on peut constater que l ajout d un deuxième système satellitaire Atovs améliore sensiblement la prévision du talweg situé sur l Europe de l Ouest. L apport à l étude du climat Les produits dérivés des mesures des sondeurs apportent une contribution notable à l étude d événements climatiques de type El Niño et, en conjonction avec les données d imageurs, à la compréhension de processus comme la formation de glaces de mer et le cycle hydrologique. En outre, les données du système de sondage Tovs sont utilisées de façon opérationnelle pour l observation continue de l ozone atmosphérique (figure 5) ou encore pour le suivi des panaches gazeux provoqués par les éruptions volcaniques. Mais, grâce à la pérennité et à la continuité des programmes opérationnels de satellites météorologiques défilants (plus de vingt ans sans interruption!) et à l homogénéité des données fournies par les sondeurs successifs, les sondeurs satellitaires trouvent leur application essentielle dans la surveillance du climat à l échelle planétaire (Bessemoulin et Boucher, 2002). Ils servent notamment pour le suivi à long terme de variables climatiques telles que la température, le contenu total en ozone, la couverture nuageuse ou le bilan radiatif. Cette application climatologique est subordonnée à la stabilité des mesures, qui peut être obtenue grâce à des étalonnages précis, continus et cohérents des instruments satellitaires. Les limites actuelles du sondage satellitaire La qualité des profils atmosphériques déduits des mesures d un sondeur est directement liée à la qualité de l instrument en termes de bruit, de résolution spatiale et de résolution spectrale. Ainsi, la résolution verticale d un sondeur est essentiellement déterminée par sa résolution spectrale. Cependant, la précision des sondages dépend aussi fortement des conditions atmosphériques et des conditions de surface. Dans le domaine infrarouge, les nuages constituent l obstacle majeur : totalement opaques au rayonnement infrarouge, ils limitent la restitution des profils aux zones claires, aux colonnes claires en cas de couverture nuageuse partielle ou à la partie supérieure de l atmosphère en cas de couverture étendue. Les nuages sont détectés par les imageurs à résolution kilométrique qui sont les compagnons des sondeurs sur les satellites défilants. Pour HIRS, en cas de couverture dense, seuls les canaux infrarouges stratosphériques sont utilisés dans le processus d inversion. Avec les nouveaux sondeurs AIRS, Iasi ou Cris, un traitement plus élaboré sera possible : le nombre important de canaux permettra, d une part une caractérisation plus fine de l altitude et de l émissivité du nuage, d autre part la restitution plus complète du profil dans la partie de la troposphère située au-dessus du nuage. La surface de la Terre perturbe aussi la qualité des sondages pour les couches les plus basses. En effet, l ignorance de l émissivité de la surface engendre une erreur sur l estimation de la vapeur d eau au voisinage de cette surface. Pour le traitement des sondeurs à haute résolution comme Iasi et AIRS, la restitution du profil d humidité dans les basses couches implique de sélectionner des canaux sensibles et localisés dans les plages spectrales où l émissivité de surface est la plus faible. Dans le domaine micro-ondes, connaître l émissivité des surfaces sondées est crucial. L océan, qui a un indice de réfraction élevé, paraît froid avec une émissivité de l ordre de 0,6 ; mais cette valeur varie beaucoup et dépend largement de la rugosité de la mer causée par le vent de surface. Les surfaces terrestres ont dans l ensemble des émissivités supérieures à 0,9. L augmentation de l émissivité de surface lorsque l on passe de la mer à la terre change la sensibilité aux paramètres atmosphériques : des nuages d eau liquide, bien visibles au-dessus de la mer, sont indécelables au-dessus des surfaces continentales. L absorption et la diffusion par les nuages de glace sont négligeables à 50 GHz, sauf dans les régions de forte convection, mais elles augmentent rapidement entre 50 GHz (AMSU-A) et 183 GHz (AMSU-B). Pour les nuages d eau liquide, l absorption peut être significative : à 50 GHz, les canaux de la basse troposphère sont notablement contaminés pour des contenus intégrés en eau liquide dépassant 100 g/m 2, soit dans 20 à 40 % des cas. Les précipitations ont aussi un impact important, car elles créent une émission forte en micro-ondes et doivent être écartées du traitement : elles apparaissent chaudes au-dessus de la mer et, inversement, froides au-dessus de la terre. Les évolutions Unités Dobson Figure 5 - Le trou d ozone au-dessus de l Antarctique vu par le sondeur Atovs le 13 septembre 2001. Atovs présente un canal dans la bande d absorption de l ozone à 9,7 µm qui permet de déterminer le contenu intégré en ozone. La distribution géographique de ce contenu en ozone varie notablement au cours des saisons. Les minima (en rouge) sont enregistrés au printemps austral au-dessus du pôle Sud. La série temporelle des données traitées depuis 1978 montre l évolution de l ozone au-dessus de l Antarctique et les périodes où le trou s est creusé. ( NOAA/Climate Prediction Center) Les progrès instrumentaux Depuis le premier système de sondage Tovs en 1978, de nombreux développements ont été réalisés pour accroître l impact des données des sondeurs en météorologie. Les améliorations ont porté sur le traitement des données, l inversion de ces mesures et leur injection directe dans les modèles de prévision numérique. Les instruments sont
84 La Météorologie - n 40 - février 2003 restés les mêmes jusqu à l arrivée de l AMSU en 1998. Grâce à ses fonctions poids plus étroites procurant une meilleure résolution verticale et grâce à sa capacité de restituer des profils de température et d humidité dans les régions nuageuses, l emploi de l AMSU a un impact très notable sur la qualité des prévisions (English et al., 2000 ). L évolution en météorologie Les modèles de prévision numérique ont d abord utilisé les produits inversés (profils de température et d humidité) déduits des sondages satellitaires et fournis par la Nesdis. Cependant, des études effectuées à la fin des années 1980 ont montré que l impact de ces données était positif sur l hémisphère sud, mais nul sur l hémisphère nord. La raison principale tient à la structure complexe des erreurs affectant ces données satellitaires, qui rend difficile leur prise en compte dans le processus d analyse (Pailleux, 1996). Il est plus intéressant de prendre en compte directement, dans le processus d analyse, l information brute telle qu elle provient des instruments du satellite, c est-à-dire les luminances ou les températures de brillance. C est ce qui s est produit dans les années 1990, avec l avènement de méthodes variationnelles permettant d assimiler des données qui ne sont pas reliées de manière simple aux variables du modèle numérique. Dans le cas des luminances, le lien entre ces données et les variables de température et d humidité s obtient à l aide d un modèle de transfert radiatif. Les algorithmes variationnels ont été mis en œuvre successivement dans des versions 1D-VAR (restitution de profils), 3D-VAR (analyse tridimensionnelle de l état atmosphérique) et 4D-VAR (ajout de la dimension temporelle). Cette modernisation des algorithmes d assimilation de données a permis de mieux exploiter le potentiel des données satellitaires. La tendance actuelle est d utiliser les données de luminance les plus brutes possible (sans prétraitement préalable de la part des centres producteurs), dont les caractéristiques d erreur sont mieux connues. L apport de ces données satellitaires à la prévision du temps est maintenant considérable, avec un impact à moyenne échéance parfois similaire à celui des données des radiosondages dans l hémisphère nord pour les modèles planétaires (Pailleux, 2002). Pour la prévision à courte échéance, un problème supplémentaire provient du fait que ces données sont disponibles avec un délai trop important. Il est alors bénéfique d utiliser les données reçues localement. Une illustration est fournie par la figure 6, dans laquelle on compare les scores de deux expériences de prévision, l une utilisant des données fournies par la Nesdis, l autre des données reçues localement au Centre de météorologie spatiale de Lannion ; on note l impact positif de ces dernières sur le score de la prévision. Cet impact positif résulte de l accroissement du nombre de sondages Tableau 2 - Spécifications des produits de Iasi en termes de précision et d échantillonnage spatial. Il faut ajouter à cette liste des produits qui n ont fait l objet d aucune spécification, tels que la couverture nuageuse (nébulosité, température et émissivité) à trois niveaux, la quantité de SO 2 émise par les éruptions volcaniques, la répartition du gaz carbonique au-dessus des océans et la distribution géographique des CFC. Variables géophysiques Profil de température Profil d'humidité Contenu intégré en ozone Distribution verticale d'ozone Contenu intégré en CO, CH 4, N 2 O Température de surface de la mer Température de surface continentale Émissivité de la surface Précision 1 K (ciel clair) 10 % (ciel clair) 5 % (ciel clair) 10 % (ciel clair) 10 % <0,5 K (ciel clair) 1 K (ciel clair) 1 % Résolution verticale 1 km 1-2 km (troposphère, ciel clair) 2 ou 3 informations indépendantes Échantillonnage horizontal (ciel clair) (ciel clair) (ciel clair) 100 km Figure 6 - Erreurs de prévision du géopotentiel à 500 hpa dans les prévisions à partir du réseau de 6 h UTC pour deux expériences : AMSU-A Lan utilise les données AMSU-A du satellite NOAA 16 reçues par Lannion ; AMSU-A Nes utilise les données AMSU-A du satellite NOAA 16 reçues et traitées par la Nesdis (États- Unis), puis assimilées uniquement sur la zone de réception de Lannion. Dans les deux cas, les données sont assimilées avec une résolution de 120 kilomètres et les prévisions sont comparées aux analyses correspondantes. satellitaires utilisés dans la prévision grâce à la réduction du délai entre le passage du satellite et la fourniture des produits. Pour les autres applications, notamment les études climatiques, les méthodes d inversion restent privilégiées. Elles sont rangées en trois catégories : les méthodes statistiques, les méthodes physiques et les méthodes par réseaux de neurones. Les solutions proposées combinent souvent ces différentes méthodes. Par exemple, avant une inversion physique, la solution approchée, qui ne peut plus être une prévision, peut être obtenue par une régression multicanaux effectuée sur les observations, par une sélection dans une bibliothèque de profils représentatifs (climatologie, radiosondages ou analyses objectives) ou par des réseaux de neurones. Les progrès dans les techniques d inversion résultent principalement de l accroissement de la puissance et de la rapidité des calculateurs, qui permet l application de calculs à des matrices de grande dimension et l emploi de méthodes telles que les réseaux de neurones. Ces dernières, très lourdes dans la phase d apprentissage, sont bien adaptées à la résolution de problèmes non linéaires (c est le cas pour la restitution de profils d humidité) et permettent des traitements hyperrapides, avantageux pour l inversion des données des sondeurs interférométriques comme Iasi. Elles fournissent de bons résultats pour les profils en atmosphère claire, mais beaucoup reste à faire pour les généraliser aux cas nuageux.
La Météorologie - n 40 - février 2003 85 Une nouvelle génération de sondeurs Les sondeurs de nouvelle génération (AIRS, Iasi et Cris) ont été présentés sur le tableau 1. Les progrès techniques réalisés dans le domaine des détecteurs, de la cryogénie et de l optique permettent désormais d effectuer des sondages avec une résolution spectrale très fine (0,5 cm -1 ), tout en maintenant une excellente précision radiométrique et une résolution spatiale suffisante pour résoudre les structures horizontales de l atmosphère à mésoéchelle. Les performances attendues pour ces sondeurs sont extrêmement ambitieuses (tableau 2). Conçu pour satisfaire en priorité les besoins de la prévision numérique, Iasi sera précieux pour détecter les structures d échelle fine sur la verticale, qui sont cruciales pour la qualité des prévisions. Les traitements destinés aux diverses applications de ces nouveaux sondeurs sont d ores et déjà préparés par la communauté scientifique. Naturellement, le volume des informations à prendre en compte sera énorme, ce qui nécessite des méthodes adaptées. Ainsi, pour l emploi des données de Iasi, des études ont été faites pour optimiser la compression de l information. Plusieurs méthodes sont envisagées, comme la création de supercanaux regroupant des canaux individuels ou la compression par composantes principales du spectre. L une des méthodes les plus simples à priori est de choisir un sous-ensemble optimal de canaux parmi les 8 461 canaux disponibles sur Iasi. Une méthode itérative choisissant séquentiellement les canaux les plus informatifs a ainsi été utilisée pour décrire la variation de la qualité de Figure 7 - Profils verticaux des erreurs d analyse pour la température (à gauche) et pour l humidité (à droite) en fonction du nombre de canaux de Iasi retenus. Les statistiques sont obtenues à partir de 24 profils atmosphériques distincts observés dans une station caractéristique des moyennes latitudes en toutes saisons. l analyse en fonction du nombre de canaux retenus (figure 7). Il semble que la plage allant de 200 à 800 canaux offre un bon compromis entre les ressources nécessaires pour traiter l information et la qualité de l analyse résultante. À plus long terme Au-delà de cette nouvelle génération de sondeurs, l avenir du sondage atmosphérique par satellite réside certainement dans les techniques actives, comme le lidar (Dabas et Flamant, 2002). Avec le projet ADM-Aeolus, l Agence spatiale européenne se propose de tester les techniques de restitution du champ tridimensionnel du vent par lidar Doppler. Une autre perspective d avenir réside dans le sondage satellitaire par radiométrie infrarouge à partir des satellites géostationnaires, qui donnerait accès à des sondages à cadence élevée audessus d une région donnée de la Terre. Les problèmes actuels de résolution spatiale, de performances radiométriques et de stabilité des champs de vue vont trouver des solutions. À court terme, les canaux de sondage présents sur l imageur Seviri de Météosat seconde génération (Ratier et al., 2003) vont fournir certaines propriétés des masses d air et de nouveaux paramètres thermodynamiques et nuageux. À l horizon 2007, le projet Gifts-Iomi de la Nasa [nmp.jpl.nasa.gov/eo3/index.html] permet d envisager des progrès importants pour la prévision météorologique à très courte échéance, le suivi des cyclones ou de la pollution, le transport d espèces chimiques, l hydrologie et le cycle de l eau. À plus long terme, il est également envisagé de déployer des radiomètres micro-ondes sur des satellites géostationnaires, ce qui ouvrirait alors la voie à des sondages atmosphériques «tous temps». Bibliographie Bessemoulin P. et O. Boucher, 2002 : Les besoins en observations pour la climatologie. La Météorologie 8 e série, 39, 36-42. Cayla F.-R., 2001 : L interféromètre Iasi ; un nouveau sondeur satellitaire à haute résolution. La Météorologie 8 e série, 32, 23-39. Dabas A. et C. Flamant, 2002 : Les instruments de télédétection au sol. La Météorologie 8 e série, 39, 76-82. English S. J., R. J. Renshaw, P. C. Dibben, A. J. Smith, P. J. Rayer, C. Poulsen, F. W. Saunders et J. R. Eyre, 2000 : A comparison of the impact of TOVS and ATOVS satellite sounding data on the accuracy of numerical weather forecasts. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 126, 2911-2931. Kaplan L. D., 1959 : Inference of atmospheric structure from remote radiation measurements. J. Opt. Soc. Amer., 49, 1004-1007. Pailleux J., 1996 : Impact des mesures satellitales sur la prévision numérique. La Météorologie 8 e série, 15, 5-18. Pailleux J., 2002 : Les besoins en observations pour la prévision numérique du temps. La Météorologie 8 e série, 39, 29-35. Rabier F., J.-F. Mahfouf et E. Klinker, 2000 : Une nouvelle technique d assimilation des données d observation au CEPMMT : l assimilation variationnelle quadridimensionnelle. La Météorologie 8 e série, 30, 87-101. Ratier A., H. Roquet, J. Schmetz et S. Sénési, 2003 : L imagerie géostationnaire et son évolution. La Météorologie 8 e série, numéro 40. Rodgers C. D., 2000 : Inverse methods for atmospheric sounding. Theory and practice. Series on Atmospheric, oceanic and planetary physics, World Scientific Publishing Co Ltd, Singapour, 238 p.