Simuler les environnements pour mieux les analyser

Ils travaillent pour des centres spatiaux, des laboratoires scientifiques ou des sociétés privées. Ils viennent de Chine, du Canada, de Suisse, des Etats-Unis, de Singapour,… Ils seront début juin rassemblés à Toulouse, puis à nouveau regroupés en atelier à Pékin au mois de juillet. Leur objectif : apprendre à utiliser un outil de simulation imaginé et développé au Centre d’Etudes Spatiales de la Biosphère avec le soutien de l’université Toulouse III – Paul Sabatier, du CNES et du CNRS. DART - c’est son nom - permet de modéliser en trois dimensions les environnements terrestres. Il aide à mieux interpréter les images spatiales, à visualiser les échanges de gaz et de chaleur et à concevoir pour les nouveaux satellites des yeux encore plus perçants.

Les récoltes seront-elles à la hauteur ? Le maïs est-il en avance ou encore maigrichon ? Les satellites sont capables aujourd’hui de mesurer à distance la fluorescence des champs, un indice précieux de leur état de santé. Mais n’allez pas croire que les agriculteurs utilisent des données brutes directement envoyées de l’espace.

Simulation DART d'une plantation d'orangers

« Les images manquent de précision, elles sont affectées par la position du soleil, l’atmosphère, la direction de l’observation. Il faut éliminer l’impact des éléments perturbateurs. Il faut aussi connaître précisément l’architecture des champs pour saisir la manière dont les éléments interagissent, dont l’énergie se diffuse en rebondissant de feuille en feuille. DART est capable de simuler un champ de maïs en 3D, ce qui permet ensuite de bien comprendre à quelles situations exactement correspondent les mesures effectuées depuis l’espace », explique Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry, professeur à l’université Toulouse III - Paul Sabatier, à la tête d’une équipe d’une dizaine de chercheurs qui, malgré l’absence de financement pérenne, se relaient pour perfectionner le modèle depuis 1992.

Des simulations géométriques de champs d’orangers, de villes, de forêts,… L’équipe a modélisé toutes sortes d’environnements pour des partenaires sans cesse plus nombreux. « Le CNES, la NASA et l’ESA utilisent DART pour améliorer les capteurs embarqués par les satellites et les adapter aux différents objectifs d’observation », note Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry.
Depuis le dépôt d’un brevet en 2003, l’université a distribué plus de 200 licences à des institutions scientifiques de ce type mais également, moyennant rémunération cette fois, à des entreprises. Un industriel utilise ainsi DART pour cibler précisément les zones de pollution pétrolière, en repérant les sols dont les propriétés optiques sont modifiées par la présence d’hydrocarbures. Une autre société mesure l’énergie lumineuse pénétrant dans les serres où elle cultive des algues afin d’en optimiser la production. Des municipalités britanniques, allemandes, suisses, grecques,… recourent également à l’outil pour modéliser les échanges de chaleur dans les villes.
« Grâce aux bilans radiatifs établis avec l’aide de modèles 3D des centres urbains, ces municipalités peuvent par exemple mettre en évidence l’existence d’îlots de chaleur et tester alors l’intérêt de végétaliser certaines zones », explique Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry. Que se passerait-il si on mettait des arbres sur la place du Capitole ou si on recouvrait d’herbe le toit de la mairie ? « Cette question de l’évolution des climats urbains est au cœur des préoccupations en Europe. Nous participons à un grand projet de recherche sur le sujet, utilisant les images produites par des satellites européens », annonce Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry.

Source :

Université Toulouse III Paul Sabatier

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