IASI / IASI-NG

IASI, lancé depuis 2006 sur les satellites MetOp, mesure la température, l’humidité et de nombreux gaz pour la météo, la qualité de l’air et le climat. Son successeur IASI-NG, en orbite depuis août 2025 à bord de MetOp-SG-A1, offre une résolution et une sensibilité nettement améliorées pour un suivi atmosphérique renforcé.

Présentation de la mission

IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) est un instrument de sondage atmosphérique dans l’infrarouge. Les données IASI permettent d’établir les profils en température et en humidité de l’atmosphère dans le cadre de la météorologie opérationnelle. Les données IASI contribuent également aux études de chimie de l’atmosphère ainsi qu’à la surveillance du climat.

IASI est une mission développée par le CNES en coopération avec EUMETSAT (EUropean organisation for the exploitation of METeorological SATellites) dans le cadre du programme EPS (EUMETSAT Polar System) d’EUMETSAT et embarqué sur les satellites Metop depuis 2006. 3 instruments ont été lancés depuis le début de la mission :

IASI-C embarqué sur Metop-C en novembre 2018 (fin de mission prévue en 2033)
IASI-A embarqué sur Metop-A en octobre 2006 puis désorbité en 2021 après 15 ans de fonctionnement,
IASI-B embarqué sur Metop-B en septembre 2012 (fin de mission prévue en 2028)

IASI-NG (IASI – New Generation) est également développé par le CNES en coopération avec EUMETSAT et vise à poursuivre la mission réalisée avec succès par IASI dans le cadre du programme EPS-SG (EPS – Second Generation) d’EUMETSAT. Comme pour IASI, le système IASI-NG est composé de 3 instruments de nouvelle génération qui seront embarqués sur les satellites Metop-SG-A1/2/3 dont le lancement du premier (Metop-SG-A1) est prévu mois d’août 2025 sur Ariane 6. Comme pour IASI, le système IASI-NG est composé de 3 instruments de nouvelle génération du sondeur infrarouge IASI qui seront embarqués sur les satellites Metop-SG-A1/2/3 et dont le lancement du premier est prévu au mois d’août 2025. Les 2 autres instruments seront lancés respectivement 7 et 14 ans après le premier, donc vers 2032 et 2039. Le système permettra ainsi d’assurer la continuité de service au delà de 2040.

Les satellites évoluent sur une orbite héliosynchrones à une altitude d’environ 800km. Avec une fauchée de 2000km, les instruments observent deux fois par jour la totalité de l’atmosphère terrestre dans le domaine de l’infrarouge.

En termes de performances, l’instrument IASI-NG offre une résolution spectrale 2 fois plus fine (0,25 cm^-1) et permet un gain d’un facteur 2 sur la performance radiométrique (0,25K @280K) par rapport à IASI. Cette amélioration significative contribue à une meilleure capacité de détection des gaz à effet de serre et des éléments présents dans l’atmosphère, avec une meilleure fiabilité dans les prévisions et analyses climatiques.

Les performances inédites des instruments IASI et leur exceptionnelle stabilité spectrale et radiométrique en font des instruments de référence pour l’inter-étalonnage des instruments infrarouge d’observation de la Terre dans le cadre international du GSICS (Global Space-based Inter-Calibration System). IASI servira notamment à calibrer les instruments IASI-NG lors de leur arrivée en orbite.

Les données et produits

Les bandes spectrales couverte par les instruments IASI et IASI-NG s’étendent de 3,6μm à 15,5 μm (Cf. figure ci-dessous).

IASI opère dans l’IR avec 3 bandes spectrales :

Bande	Domaine spectral (cm⁻¹)	Longueur d’onde approx. (µm)	Usage principal
Bande 1	645 – 1210 cm⁻¹	8.26 – 15.50 µm	Ozone, température, vapeur d’eau (troposphère)
Bande 2	1210 – 2000 cm⁻¹	5.00 – 8.26 µm	Gaz trace : CH₄, CO, CO₂
Bande 3	2000 – 2760 cm⁻¹	3.62 – 5.00 µm	Surface, nuages, gaz à courte longueur d’onde

IASI-NG couvrira 4 bandes spectrales également dans l’IR :

Bande	Domaine spectral (cm⁻¹)	Longueur d’onde approx. (µm)	Usage principal
Bande 1	645 – 970 cm⁻¹	10.31 – 15.50 µm	O₃, température, vapeur d’eau
Bande 2	970 – 1630 cm⁻¹	6.13 – 10.31 µm	H₂O, CH₄, CO, CO₂
Bande 3	1630 – 2180 cm⁻¹	4.59 – 6.13 µm	Gaz trace (CO, CH₄), propriétés de surface
Bande 4	2180 – 2760 cm⁻¹	3.62 – 4.59 µm	CH₄, CO, détection de feux/incendies, réflexion solaire

Les produits distribués sont les suivants :

Niveaux L1C

Trois niveaux de produits 2D sont disponibles pour les utilisateurs. Les produits PRIMARY (niveau L2A) sont rééchantillonnés dans une géométrie capteur « lissée » et sont fournis avec un modèle RPC pour les applications de géolocalisation. Les produits PROJECTED (niveau L2B) sont rééchantillonnés dans un référentiel cartographique grâce à une projection à altitude constante. Les produits ORTHO (niveau L2C) sont rééchantillonnés dans un référentiel cartographique après orthorectification avec un MNS externe (typiquement DEM Copernicus classe 30 m). Les produits PROJECTED et ORTHO ont une GSD de 50 cm.
Le CNES peut aussi fournir des séries de produits 2D pour lesquelles une étape supplémentaire d’affinage géométrique est effectuée pour garantir la cohérence géométrique. Ces séries seront adaptées aux applications de séries temporelles, de détection de changements ou de mosaïques. Notamment, de telles séries temporelles seront appliquées, dans la phase de démonstration, à des acquisitions à haute fréquence sur des littoraux afin de tester les méthodes de restauration bathymétrique.

Niveaux L2

Les produits L2 correspondent aux paramètres géophysiques restitués à partir des spectres L1 par des algorithmes d’inversion. EUMETSAT génère les produits L2 opérationnels d’IASI qui incluent :

Variables atmosphériques :
- Profils verticaux de température et d’humidité
- Profils d’ozone (O₃)
- Température de surface (terre et mer)
- Émissivité de surface terrestre

Composition atmosphérique :
- Colonnes totales de monoxyde de carbone (CO)
- Colonnes totales de dioxyde de soufre (SO₂)
- Colonnes totales de protoxyde d’azote (N₂O)
- Colonnes totales de méthane (CH₄)
- Colonnes totales de dioxyde de carbone (CO₂)

Paramètres nuageux :
- Couverture nuageuse fractionnelle
- Température au sommet des nuages
- Pression au sommet des nuages
- Phase des nuages

Autres paramètres :
- Index de poussières
- Matrices de covariance d’erreur
- Indicateurs de qualité et de traitement

Les centres de données comme AERIS génèrent également des produits L2 spécialisés pour la recherche, notamment pour l’ammoniac (NH₃), l’acide formique (HCOOH), et d’autres composés traces.

Accès aux données

La distribution des données à la communauté des utilisateurs scientifique est réalisée par EUMETSAT. Les données sont accessibles sur le lien EUMETSAT – User Portal

Des données de niveau L2 sont aussi distribuées par AERIS qui propose également des services à valeur ajoutée : Catalogue – aeris

Météorologie opérationnelle

IASI joue un rôle majeur dans l’amélioration des prévisions météorologiques :

Modèles numériques (NWP) : les profils verticaux de température (précision de mesure 1K dans une couche de 1 km d’épaisseur) et d’humidité (précision de mesure de 10% dans une couche de 1 km d’épaisseur) issus des produits de niveau L2 sont assimilées quotidiennement par les centres de prévision comme Météo-France, l’ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), le NWP SAF (Numerical Weather Prediction Satellite Application Facility) d’EUMETSAT ou la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).
Phénomènes atmosphériques : les données en temps quasi-réel permettent également de détecter des phénomènes météorologiques extrêmes, comme les tempêtes, les orages (grêle) ou les vagues de chaleur.
Surveillance des conditions de surface : les données sur la température de surface des océans et des continents sont utilisées pour affiner les modèles météorologiques.

IASI-NG, avec sa résolution spectrale doublée et son bruit radiométrique réduit, offrira des profils de température et d’humidité encore plus précis, en particulier dans la basse troposphère (et pour les conditions de surface), améliorant les prévisions régionales et globales : détection plus précoce des conditions favorisant des orages violents ou des épisodes de brouillard dense, essentiels pour les alertes météorologiques locales, amélioration des prévisions pour les régions côtières ou agricoles, etc.

Chimie de l’atmosphère

La haute résolution spectrale des instruments IASI et leur capacité à détecter une large gamme de gaz trace en font des instruments clés pour le suivi de la composition chimique de l’atmosphère et l’identification d’événements ponctuels ou persistants, jouant un rôle dans l’étude de la chimie de l’atmosphère et notamment la surveillance de la qualité de l’air et des événements extrêmes :

Pollutions atmosphériques : IASI permet de suivre les émissions de monoxyde de carbone (CO), de dioxyde d’azote (NO₂), d’ammoniac (NH₃), de l’ozone troposphérique ou encore de méthane (CH₄) et de divers polluants dans les zones à forte densité industrielle. IASI a permis des avancées majeures, comme la première carte mondiale des émissions d’ammoniac (NH₃) en 2018, révélant les sources agricoles et industrielles (The first global map of ammonia emissions measured from space).
Surveillance des événements extrêmes :
- Activités volcaniques : détection précoce des émissions de SO₂ et de NH₃et surveillance des panaches de CO. IASI détecte en quasi temps réel les émissions de dioxyde de soufre (SO₂) et d’acide nitrique (HNO₃), et peut suivre la dispersion des panaches issus d’éruptions volcaniques sur des milliers de kilomètres. La mission IASI est notamment impliquée dans le suivi des volcans au VAAC (Volcanic Ash Advisory Center).
- Incendies de forêt : quantification des émissions de CO et suivi des panaches de fumée. L’instrument permet d’identifier les panaches de CO et d’aérosols associés aux feux de forêts. Par exemple, lors des feux de forêt en Amazonie (2019), les données IASI ont aidé à évaluer la dispersion des polluants pour protéger les populations locales. IASI a également permis d’analyser l’impact des méga-feux (ex. : Australie 2019-2020) sur la composition atmosphérique, en quantifiant les émissions de monoxyde de carbone (CO), de particules fines et d’aérosols. Il a également suivi les panaches de monoxyde de carbone (CO) issus des méga-feux, par exemple lors des incendies de forêt au Canada en 2023, où les données IASI ont permis de quantifier les émissions de CO et leur transport transcontinental (Canadian wildfires in 2023 | EUMETSAT – User Portal).
- Tempêtes de poussière : détection des aérosols désertiques et suivi de leur transport.

IASI est ainsi un complément précieux aux mesures réalisées par les stations de radiosondage, les stations LIDAR, les stations de qualité de l’air ou les sites de surveillance global, ainsi qu’aux autres capteurs satellitaires (TROPOMI, CrIS…) pour le suivi de l’environnement atmosphérique.

IASI-NG devrait permettre d’étendre la capacité d’observation de multiples gaz trace par une meilleure séparation chimique des gaz. IASI-NG permettra ainsi d’effectuer un suivi des polluants plus global (dont les pollutions industrielles locales et les émission industrielles) en détectant des taux plus faibles et de détecter de manière plus précoce les panaches volcaniques et les feux. Il permettra notamment de détecter l’Isoprène (C₃H₈) dont la durée de vie est courte.

Climatologie

La stabilité radiométrique des instruments ainsi que la continuité des observations depuis 2006 fait de IASI un outil de référence incontournable pour le suivi des évolutions climatiques à long terme.

IASI contribue au suivi climatique en mesurant plusieurs variables climatiques essentielles :

Température atmosphérique : profils verticaux permettant de documenter les tendances de réchauffement
Vapeur d’eau : principal gaz à effet de serre et indicateur du cycle hydrologique
Gaz à effet de serre : CO₂, CH₄, N₂O, O₃
Aérosols : particules influençant le bilan radiatif
Propriétés des nuages : couverture, altitude, phase

IASI fournit des mesures globales et continues des principaux gaz à effet de serre :

Dioxyde de carbone (CO₂) : surveillance des variations saisonnières et des tendances long terme,
Méthane (CH₄) : détection des sources d’émissions et quantification des flux,
Protoxyde d’azote (N₂O) : suivi des émissions agricoles et industrielles,
Ozone (O₃) : surveillance des variations stratosphériques et troposphériques.

Ces mesures sont essentielles pour évaluer les tendances interannuelles, les variations saisonnières et l’efficacité des politiques de réduction des émissions ainsi que pour alimenter les modèles climatiques.

Les données IASI sont utilisées par la communauté scientifique mondiale pour étudier la dynamique atmosphérique, les interactions entre chimie et climat, et les tendances à long terme des variables climatiques tels que Copernicus Climate Change Service (C3S) ou le GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat).

IASI-NG renforcera significativement les capacités d’observation climatique :

Précision améliorée des mesures de gaz à effet de serre,
Meilleure résolution verticale pour les profils de température et d’humidité,
Surveillance renforcée des aérosols et des nuages,
Continuité des séries temporelles pour les études de tendances climatiques.

Les données IASI-NG permettront ainsi d’améliorer le suivi long terme de la température de l’atmosphère, d’étudier les tendances des variables climatique sur le long terme en prolongeant la fourniture de données au-delà de 2040.

Les outils

Bientôt disponible sur le site GEODES-Tools (ouverture prochaine)