L'objectif du projet «Clouds» de l'ESA CCI est de délivrer des ensembles cohérents de données à long terme sur les caractéristiques des nuages. Il fait appel aux synergies d'opportunités offertes par diverses missions d'observation terrestre avec, à la clé, une précision accrue et des échantillons temporels et spatiaux de meilleure qualité que les ensembles de données sur les caractéristiques des nuages provenant d'une source unique.

Le projet «Clouds» de l'ESA CCI a pour vocation de mettre à profit tout le potentiel des opportunités synergétiques des missions satellites passées, présentes et futures de l'Europe et des Etats-Unis afin de répondre aux besoins de la science en ensembles de données cohérents sur les caractéristiques des nuages. Les principaux buts du projet «Clouds» de l'ESA CCI sont les suivants:

• Elaboration d'ensembles de données de rayonnement interétalonnées (Fundamental Climate Data Records) pour les instruments de l'ESA et d'autres organisations dans le cadre d'une collaboration internationale: 1. par l'exploitation complète des résultats du Système mondial d'interétalonnage des instruments satellitaires (GSICS) de l'OMM, en tant que principal utilisateur final; 2. par le recours à des méthodes complémentaires pour l'élargissement des possibilités offertes par le GSICS.
• Développement d'un cadre de consultation physique cohérent pour les ECV (variables climatiques essentielles) du SMOC concernant les caractéristiques des nuages: couche nuageuse, altitude des nuages et température, teneur en eau liquide et glacée. Le cadre de consultation des ECV est accessible au public et utilisable par tous les membres de la communauté scientifique.
• Elaboration de deux ensembles pluriannuels de données mondiales pour les ECV du SMOC concernant les caractéristiques des nuages, dont des estimations d'incertitudes sur la base de rayonnements soigneusement étalonnés et interétalonnés.
• Validation des produits pour caractéristiques de nuages comparés aux mesures satellites terrestres et à d'autres mesures satellites avec prise en compte des structures d'erreurs individuelles des différentes observations.
• Mise à disposition d'une base de données commune et fourniture de la nécessaire analyse des ensembles de données sur les nuages comme dans le cadre de l'étude expérimentale «Global Energy and Water Cycle Experiment (GEWEX)» [Energie globale et cycle de l'eau].
• Développement d'un système de traitement complet réparti dans toute l'Europe, capable de renforcer encore davantage la production opérationnelle d'ensembles de données sur les caractéristiques des nuages une fois achevé le programme CCI de l'ESA.
• Soutien à la stratégie de création d'ensembles de données et des ensembles de données eux-mêmes pour la communauté scientifique et opérationnelle mondiale. Ce projet implique une interaction intense avec le consortium du Climate Modelling User Group (CCI CMUG).

Objectifs de la participation de MétéoSuisse à la phase 2 du projet CCI de l'ESA (2014-2016)

Applications de la surveillance du climat: stabilité et homogénéité de caractérisation de l'ensemble de données CCI sur les nuages: Pour bénéficier d'un potentiel élevé d'observations complémentaires au sol sur le long terme, les observations homogènes à long terme de la couche nuageuse par satellite doivent impérativement pouvoir être estimées sur plusieurs décennies avec une stabilité d'environ 1% ou mieux. Malgré les progrès réalisés dans le domaine des algorithmes de consultation, l'étude climatique de la couche nuageuse par satellite est mise à mal par des artefacts techniques tels que les modifications des capteurs satellitaires, les problèmes d'étalonnage radiométrique et géométrique, les effets d'angle ou encore les décalages de la période de révolution quotidienne. C'est ce qui a poussé MétéoSuisse à inclure les missions de recherche suivantes dans le projet «Clouds» de l'ESA CCI:

• Evaluation à l'aide de SYNOP, à un pas de temps mensuel et annuel, de la stabilité climatologique et de l'homogénéité de la couche nuageuse calculée par AVHRR et MODIS au-dessus de l'Europe centrale
• Analyse du cycle diurne de la couche nuageuse (AVHRR et MODIS) à l'aide des données climatologiques de MétéoSat (CM SAF) et des données SYNOP au-dessus de l'Europe centrale
• Génération d'une climatologie de la couche nuageuse redressée et corrigée des tendances pour la dissipation du cycle diurne de la couche nuageuse au-dessus de l'Europe centrale, et reconstitution statistique du cycle nocturne

Intégration du projet Cloud de l'ESA CCI dans un projet modèle pour les activités GFCS nationales:  MétéoSuisse joue un rôle actif dans la préparation, la communication et la mise à disposition de données du projet ESA-CCI-Cloud à l'intention de la communauté des utilisateurs intéressés. Le groupe d'utilisateurs des informations climatiques s'est récemment élargi, passant d'une communauté «purement» climatologique à une vaste communauté d'utilisateurs réunissant des sociologues, des décisionnaires, des gestionnaires de ressources, des personnalités officielles du monde de la santé, de la réassurance, etc. Les fournisseurs de données climatiques se partagent la responsabilité de générer non seulement des données de qualité optimale, mais également de préparer les données d'observation climatique de telle sorte qu'elles puissent être utilisées à grande échelle. Dans le cadre de paquet de mandats, il est proposé de convertir pour la Suisse les données ESA-CCI-Cloud sur 30 ans et plus en un projet modèle national de surveillance du climat.

Objectifs de la participation de MétéoSuisse à la phase 1 du projet CCI de l'ESA (2010-2013)

Validation des produits de nuages dans les régions montagneuses et polaires: Dans le cadre de ce paquet de mandats, MétéoSuisse a proposé des activités de validation axées principalement sur les régions montagneuses et polaires. Ces zones sont les plus sensibles de la planète en termes de variations et de modifications climatiques; elles exigent par conséquent des relevés de données de grande qualité aux fins d'analyses climatiques. Par ailleurs, il est important d'un point de vue scientifique qu'une telle analyse soit faite indépendamment des producteurs d'ensembles de données concernés.
La contribution de MétéoSuisse a consisté à analyser les relevés de la couche nuageuse ESA-CCI issus des capteurs AVHRR et MODIS par rapport aux données in situ de chacune des conditions météo des régions montagneuses et polaires concernées (Antarctique, Spitzberg et Groenland). Outre l'établissement de rapports sur la précision globale de la couche nuageuse CCI au-dessus de ces régions, la présente étude s'est attardée sur l'identification des principales imprécisions entre les relevés satellitaires de la couche nuageuse et les observations de surface, ce dans le but de mettre en évidence les principales limites de l'algorithme de consultation satellitaire en matière d'ennuagement. Au cours de la seconde phase du projet «Clouds» de l'ESA CCI, l'identification de ces restrictions s'est révélée très intéressante pour les développeurs d'algorithmes en ce qui concerne l'amélioration de la méthode de reconnaissance des nuages.

Le projet «Ozone» de l'ESA CCI fait partie du programme de l'ESA sur l'observation des variables climatologiques essentielles (Essential Climate Variables – ECV), plus connu sous le nom «Initiative sur le changement climatique» ou «CCI» (Climate Change Initiative), dont la première phase d'une durée de 6 ans fut lancée en 2010.

Le programme CCI entend apporter une contribution aux bases de données collectées dans le cadre du programme ECV, comme l'exige la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) et le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).
Les missions du projet «Ozone» de l'ESA CCI sont notamment:

• L'analyse des exigences formulées par les climatologues concernant les données sur l'ozone.
• La mise en adéquation des mesures de l'ozone par satellite et de la finalité d'utilisation de ces dernières par les climatologues.
• L'utilisation des données sur l'ozone disponibles dans les archives de l'observation de la Terre de l'ESA ainsi que des données sur l'ozone issues de missions tierces pour l'ESA (Third Party Missions – TPM)
  Trois gammes de produits principales sont développées:
• Relevés de l'ozone total à partir des capteurs de rétrodiffusion d'UV Nadir (Backscatter)
• Relevés de profils d'ozone à partir des capteurs de rétrodiffusion d'UV Nadir (Backscatter)
• Relevés de profils d'ozone à partir de sondeurs au limbe et de capteurs d'occultation
  Le principe est décrit dans l'illustration ci-dessous:

Des réponses doivent être apportées aux questions suivantes préalablement à la production de données:

• De quel type de données d'entrée les climatologues ont-ils besoin pour les modèles couplés chimie-climat? (Ces modèles servent à la prédiction de l'évolution du climat à venir.)
• Quelles qualités ces données doivent-elles présenter (précision et exactitude)?

C'est pourquoi les scientifiques de MétéoSuisse ont établi un document spécifiant les exigences des utilisateurs.