À la croisée du ciel et de la mer
SkyWater est un programme de science participative qui vise à mesurer la vapeur d’eau atmosphérique au-dessus des océans grâce à de petits récepteurs de navigation par satellite (GPS/GNSS) low-cost fabriqués en fablab pour être embarqués sur des voiliers. Les prototypes sont basés sur le système BAGAGEO développé par Pierre Bosser (ENSTA Bretagne). Cette technologie repose sur l’analyse du délai subi par les signaux satellites lorsqu’ils traversent la troposphère, un phénomène directement lié au contenu en vapeur d’eau. Les données GNSS sont précieuses car les observations de vapeur d’eau au-dessus des océans restent rares, et les satellites présentent des limites en conditions nuageuses ou dans les régions polaires. SkyWater contribue à fournir des mesures locales, continues et accessibles grâce à des capteurs GNSS embarqués sur voiliers. Ces données alimentent la recherche climatique, améliorent les modèles météo et sensibilisent le public grâce aux expéditions citoyennes
Pourquoi mesurer la vapeur d’eau au dessus des océans ?
La vapeur d’eau est le principal gaz à effet de serre naturel. Elle joue un rôle majeur dans les précipitations, les tempêtes et les échanges d’humidité entre l’océan et l’atmosphère. Pourtant, les observations actuelles présentent de fortes lacunes : les stations terrestres ne couvrent pas l’océan, les satellites sont limités par la couverture nuageuse, leur résolution spatiale et la difficulté d’observation dans les zones polaires. Les régions maritimes, en particulier aux hautes latitudes, restent donc sous‑observées. Le déploiement de capteurs de navigation par satellite GPS/GNSS (Global Navigation Satelitte System) low‑cost sur des voiliers permet de répondre à ce manque et d’obtenir des données inédites, locales et continues. Ces observations sont essentielles pour améliorer les modèles climatiques et les prévisions météorologiques et notre compréhension des échanges entre l’océan et l’atmosphère.
| Statut |
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| 2 kits de mesure conçus. |
| Partenaires |
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| • Scientifiques : Pierre Bosser (ENSTA Bretagne) • Citoyens : Fabriques du Ponant et bénévoles locaux • Responsable de programme bénévole : Gaëlle Herbert |
Objectifs
- Étendre les observations de vapeur d’eau troposphérique en mer, notamment dans les zones peu instrumentées.
- Contribuer à la recherche climatique en fournissant des observations nouvelles et locales.
- Développer et démocratiser des technologies low‑cost, accessibles et reproductibles en fablab.
- Promouvoir une collecte de données bas carbone grâce à l’utilisation de voiliers
- Sensibiliser le public aux enjeux climatiques à travers la médiation scientifique, les récits d’expéditions et la participation citoyenne.
- Créer des passerelles entre citoyens, plaisanciers et scientifiques autour d’un projet commun.
Le Kit de mesure
Le kit de mesure s’appuie sur le système BAGAGEO, développé par Pierre Bosser (ENSTA Bretagne). Il combine plusieurs éléments embarqués à bord des voiliers :
- Un récepteur GNSS haute précision
- Un Raspberry Pi chargé de l’acquisition et du stockage des données
- Une antenne GNSS triple-bandes, conçue pour mesurer l’effet de l’atmosphère sur le signal GNSS.
- Un capteur météo (température, pression, humidité)
L’ensemble forme une station compacte et autonome capable de mesurer, en continu, les variations du signal satellite liées à la vapeur d’eau atmosphérique.
Caractéristiques générales
- Boîtier compact 151 x 175 x 95 mm.
- Alimentation secteur
- Contrôle du fonctionnement via Wi-Fi.
- Stockage automatique sur carte SD
- Précision attendue: 1-2 kg/m² (5-10%)
Comment ça marche ?
- Les satellites GNSS émettent des signaux qui traversent la troposphère
- La vapeur d’eau perturbe ces signaux, créant un délai mesurable.
- Le récepteur GNSS enregistre ces perturbations en continu.
- Des modèles mathématiques transforment ces données en estimation du contenu intégré en vapeur d’eau (IWV)
- Les chercheurs comparent ces mesures aux modèles météo, aux radars ou aux radiosondages pour améliorer la compréhension des phénomènes atmosphériques.
