L’ambitieuse campagne de terrain sur la biodiversité de la NASA, BioSCape, menée pendant quatre semaines intensives à l’aide d’avions d’affaires Gulfstream III et Gulfstream V modifiés depuis Cape Town, a été considérée comme un succès à seulement une semaine de la fin de la mission.
L’effort de collaboration entre des scientifiques des États-Unis et de l’Université du Cap (UCT) s’est concentré sur la cartographie des espèces et des écosystèmes marins, d’eau douce et terrestres dans la région floristique du Grand Cap (GCFR) d’Afrique du Sud, y compris les environnements côtiers et marins environnants.
Le GCFR contient deux hotspots mondiaux de biodiversité avec la flore tempérée la plus riche et le troisième endémisme marin le plus élevé au monde. La campagne de terrain comprend une collection de nouvelles données hyperspectrales allant des longueurs d’onde ultraviolettes aux longueurs d’onde thermiques acquises par divers capteurs aéroportés. Il s’agit notamment du spectromètre d’imagerie portable à distance (PRISM) et du spectromètre d’imagerie visible/infrarouge aéroporté – nouvelle génération (AVIRIS-NG) à bord du Gulfstream III et du spectromètre d’émission thermique hyperspectral (HyTES) combinés au capteur de terre, de végétation et de glace. (LVIS) à bord de l’avion Gulfstream V.
Dennis Rippy, pilote du Gulfstream III de la NASA, a partagé son point de vue sur les réalisations du projet, déclarant : « D’après ce que j’ai compris, les objectifs du programme ont été atteints, toutes les données souhaitées et bien plus encore.
Cette approbation souligne l’efficacité de la spectroscopie d’imagerie aéroportée et des technologies lidar utilisées, ainsi que la collaboration harmonieuse entre les communautés scientifiques américaine et sud-africaine.
Rippy a également salué le soutien exceptionnel des contrôleurs aériens, reconnaissant leur flexibilité pour s’adapter aux schémas de vol et aux ajustements d’itinéraire uniques de la campagne. Il a expliqué : « Parfois, face aux contrôleurs aériens, surtout lorsqu’il s’agit d’un type de vol inhabituel, décoller d’un aéroport international puis emprunter une route étrange, couper un tas de lignes, il est stressant pour les pilotes de s’assurer que vous » je suis toutes les règles de l’espace aérien. Mais ils ont été très accommodants.
Soulignant le rôle central des conditions météorologiques dans le processus de collecte de données, Rippy a souligné la capacité d’adaptation de l’équipe pour garantir des résultats optimaux.
“La météo est très importante pour la collection car nous captons la lumière solaire réfléchie, donc on ne peut pas survoler les nuages”, a-t-il expliqué. Cette adaptabilité s’étend aux ajustements des plans de vol lors de la rencontre de zones réglementées ou d’un espace aérien militaire, démontrant l’engagement de l’équipe à obtenir des données complètes et précises.
Les altitudes de vol au cours des missions variaient en fonction des objectifs. Rippy a développé les considérations de planification pour ces altitudes, déclarant que les altitudes varieront en fonction des objectifs de collecte. Le compromis entre l’altitude et la résolution du capteur a été soigneusement étudié pour garantir l’acquisition de données de haute qualité.
Les pilotes ne comptent pas uniquement sur le pilote automatique pour piloter des lignes de quadrillage précises. “En fait, nous pilotons souvent l’avion à la main parce que les lignes de levé sont très rapprochées”, a déclaré Rippy. « Ce n’est pas comme si vous étiez tout le temps en pilote automatique, vous devez réellement faire tourner l’avion. Tu ne vas pas t’ennuyer là-haut, le temps passe vite !
Un équipage typique sera composé de deux pilotes aux commandes de l’avion et d’une équipe de recherche de trois à quatre personnes à l’arrière, surveillant chacun des instruments et examinant en temps réel la qualité des données qu’ils obtiennent.
-Holly Bender, du Jet Propulsion Laboratory de la NASA et chef d’équipe du spectromètre d’imagerie portable à distance à bord du Gulfstream III, a fourni des informations précieuses sur le processus de collecte de données, expliquant : « Nous collectons ou créons essentiellement des cartes de toutes les zones que nous sommes. “En survolant et pour chaque type de point sur cette carte, nous avons cette information spectrale.”
-Elle a expliqué que les instruments mesuraient la lumière du soleil réfléchie par ce qu’ils survolaient, qu’il s’agisse d’une zone forestière, d’un océan côtier ou autre : « La lumière du soleil se reflétera et interagira avec tout ce que nous survolons, elle absorbe et réfléchit donc certaines longueurs d’onde. »
Les instruments mesurent les longueurs d’onde réfléchies, ainsi que d’autres informations spectrales, généralement les canaux rouge, vert et bleu. Les instruments aéroportés disposent cependant de centaines de canaux de couleurs, ce qui les rend hyperspectraux.
Les données hyperspectrales collectées, allant des longueurs d’onde ultraviolettes aux longueurs d’onde thermiques, ont facilité la création de cartes spectrales détaillées, fournissant une mine d’informations sur divers écosystèmes.
Elle a détaillé son rôle pendant les vols, en déclarant : « Je vais m’asseoir à l’arrière et utiliser une application, la même que celle que les pilotes voient en termes de lignes que nous prévoyons de voler, quel est notre plan pour la journée et nous “peut communiquer avec les pilotes si nous devons changer cela à cause des nuages et que nous voulons voler ailleurs.”
Bender communique également en permanence avec les personnes qui utilisent les instruments pour savoir quand démarrer ou arrêter l’enregistrement des données.
Bender a souligné l’importance de la campagne car c’est la première fois que les deux spectromètres à bord de l’avion Gulfstream III volent ensemble, avec des vols chronométrés selon les angles géométriques solaires qui sont corrects pour les cibles survolées.
« Ce qui est bien avec cette campagne », a déclaré Bender, « c’est qu’elle parle vraiment de la biodiversité de la région et de la campagne. Nous examinons des cibles terrestres, nous observons des montagnes, nous observons des rivières, nous observons des océans et nous collectons donc cet énorme ensemble de données et faisons en sorte que les deux instruments travaillent ensemble pour combler les écarts entre toutes les différentes zones dans lesquelles nous opérons.
“Nous utilisons ces données pour corréler ce que nous avons cartographié et utiliser ces informations spectrales pour déterminer des éléments tels que les espèces de base ou si la zone connaît des problèmes de sécheresse”, a poursuivi Bender.
Le succès de la campagne BioSCape réside dans sa capacité à faire fonctionner les instruments simultanément et de manière transparente pendant des vols de cinq heures, avec un équipage typique composé de deux pilotes et de trois à quatre chercheurs. Ces efforts de collaboration garantissent une surveillance en temps réel et une communication efficace pour les ajustements des plans de vol, en particulier en cas de rencontre avec des nuages ou d’autres conditions imprévues.
Alors que le Gulfstream V a terminé sa mission et est parti le 16 novembre, le Gulfstream III devrait quitter Cape Town en début de semaine prochaine, marquant ainsi la conclusion d’une entreprise scientifique très réussie.
La richesse des données hyperspectrales collectées au cours de la campagne BioSCape devrait contribuer de manière significative à la compréhension de la biodiversité unique des écosystèmes d’Afrique du Sud, en particulier dans le GCFR écologiquement diversifié. Ce projet pionnier ouvre la voie à de futurs efforts de cartographie complète de la biodiversité, faisant ainsi progresser la connaissance des divers écosystèmes de la planète.
