ArgoHydro

Étudier, avec les satellites ou des bouées expérimentales, les impacts des variations environnementales et climatiques sur les ressources en eau de notre planète.

Le projet ArgoHydro

8 à 18 ans

classe

Le cycle de l'eau sous l'oeil des satellites

ArgoHydro propose de s’intéresser aux conséquences des variations environnementales et climatiques sur le cycle de l’eau, en mettant à contribution les données issues du domaine Spatial.

En collaboration avec divers partenaires scientifiques, le CNES fournit des protocoles de mesures in-situ et des ressources satellitaires afin de mieux comprendre le cycle de l’eau et les enjeux qui y sont liés.

A travers ArgoHydro, il s’agit d’étudier les cours d’eau de la planète et la qualité de leur eau : les lacs, les rivières et les fleuves (eaux de surfaces vues par les satellites), afin de veiller à la protection et la préservation des ressources naturelles.

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Ressources

Protocoles de mesures in-situ

1/ Protocoles GLOBE

ArgoHydro met à disposition les protocoles de mesures in-situ de la plateforme Global Learning and Observation to benefit the Environment (GLOBE).

Qualité de l'eau des lacs, rivières, fleuves :

Protocoles de mesure de la température de l’eau
pH de l'eau
transparence de l’eau
oxygène dissous
conductivité électrique de l’eau
salinité de l’eau
alcalinité de l’eau
nitrate présent
macro invertébrés présents dans l’eau
invertébrés marins présents dans l’eau

Précipitations :

mesures des précipitations (pluviomètre)
pH des précipitations

Humidité des sols :

protocole de mesure de l’humidité des sols par séchage

Satellite Global Precipitation Measurement (GPM) (Crédits: fr.wikipedia.org)

Essais d'un protocole de mesure d'humidité des sols (Crédits: Léa Lasson LEGOS)

2/ Systèmes de mesures

A. La carte d'acquisition de mesures MANGO 2

ArgoHydro met à disposition des systèmes de mesures in-situ : dans le cadre des protocoles de mesure de la qualité de l’eau, ArgoHydro met également à disposition une carte nommée MANGO 2, développée par la société TENUM, qui permet aux élèves de construire eux-mêmes leur propre station de mesures. Cette carte est un moyen de collecter facilement les résultats d'expériences scientifiques liées à l'étude de l'environnement dans le cadre éducatif.

Les élèves, aidés de leurs enseignants, réalisent la conception des capteurs pour tenter de répondre à des problématiques environnementales. La carte permet d'acquérir des tensions issues de capteurs, de les enregistrer, de les géolocaliser et de les transmettre.

Malle atelier MANGO 2
(Crédits : Frederic Bouchard Tenum)

Finalement, grâce à cette carte de ArgoTechno, les mesures peuvent être faites à distance et en continu : il suffit de brancher les capteurs sur la carte et de l’intégrer au dispositif de mesures, et les élèves recevront leurs mesures et le positionnement GPS directement sur un téléphone portable.

B. La station de mesures hydrologiques

Nouvelle station de mesures hydrologiques BRL Ingénierie (Crédits : Nina Seurin)

Il n’existe pas encore de protocoles GLOBE concernant la mesure des variations de niveau d’eau. Ainsi, ArgoHydro souhaite proposer une station de mesures hydrologiques très facile à mettre en place.

Monsieur Laurent Tocqueville et son équipe, de la société BRL Ingénierie, ont travaillé le design et la technologie de la station pour en proposer une version petite, légère, robuste et alimentée grâce à un panneau solaire.

La station utilise un capteur à ultrasons : il faut disposer d’un ordinateur avec une prise USB pour alimenter une balise radio-Wifi et d’un téléphone portable (idéalement sous Android) avec un accès Wifi et un abonnement internet. Il faut nommer le téléphone portable en accès Wi-Fi sous le nom « smart » avec le mot de passe « smartbasin ». Sous un téléphone Android, il faut aller dans REGLAGE puis PLUS puis Réglage pour point accès mobile.

En plus du niveau d’eau, sont mesurées : la température, l’humidité et la pression atmosphérique à l’intérieur du boitier de mesure. Les mesures de la station sont reçues toutes les minutes et sont visualisables sur le lien suivant : http://batronics.fr:1880/ui/#/0

Corréler les mesures in-situ réalisées avec des données satellites

Les données peuvent être présentées sous différentes formes telles que des images ou des graphes permettant des corrélations de mesures. Il existe différentes façon d’accéder aux données provenant des satellites. Tour d’abord, il est possible de récupérer des données provenant de plateformes dédiées, gratuitement et souvent sous réserve d’une identification. En général, les plateformes proposent des données « brutes » c’est-à-dire non traitées. Dans ce cas, il est recommandé d’installer un logiciel de traitement de données tels que Python, Matlab, Python, Panoply…

D’autre part, il est possible de récupérer des données en contactant directement un scientifique (par exemple avec les données du satellite Jason-3 qui ne sont pas encore publiées). Dans ce cas, ArgoHydro échangera avec les scientifiques afin de vous proposer le meilleur contenu possible et adapté à vos attentes.

Voici un aperçu des données disponibles :

Taux de précipitations : Données du satellite Global Precipitation Measurements (GPM)
Taux d’humidité des sols : Données SMAP et SMOS
Variations de niveau d’eau : Données Sentinel et données Jason

Les données peuvent être présentées sous différentes formes telles que des images ou des graphes permettant des corrélations de mesures.

Un travail d’inventaire des satellites disponibles et de protocoles de récupération de données associés est en cours pour le projet.

Voici quelques exemples de satellites étudiés :

The GLOBE Program

ArgoHydro propose d’étudier l’évolution de ces ressources en mettant en place des protocoles et des stations de mesures pour les classes, en se concentrant sur quatre aspects : le niveau d’humidité des sols, de précipitation, le niveau de l’eau, la qualité et la pollution de cette dernière.

De plus, une fois les mesures et comparaisons réalisées, les élèves éditeront leurs résultats sur le site internet international Global Learning and Observation to Benefit the Environnent program (GLOBE), et pourront observer les différences entre leurs mesures et celles réalisées à d’autres endroits du monde.

Ainsi, les élèves pourront découvrir des régions du monde et leur climat, et mieux comprendre les enjeux liés aux variations de l’environnement et du climat sur le cycle de l’eau, ce qui favorisera les échanges entre les classes et les scientifiques.

Ce projet est également une réelle opportunité pour les enseignants de mettre en avant les problématiques liées aux changements environnementaux et climatiques à travers des manipulations liées à des données satellitaires précises en lien avec le CNES.

Enfin, grâce à l’étude de l’hydrologie dont les données seront inscrites dans GLOBE, les scientifiques pourront mieux comprendre le cycle de l’eau et son évolution, et ainsi appréhender et prévenir des évènements extrêmes (inondation, sécheresse) et seront à même d’organiser une meilleure gestion de l’eau potable sur la planète.

ArgoTechno - Construire sa bouée / ses capteurs

ArgoTechno propose aux classes de concevoir, construire et expérimenter en situation réelle leurs capteurs ou/et leur bouée expérimentale dans le cadre des projets ArgOcéan (étude de l'océan) ou ArgoHydro (eaux continentales).

Pour en savoir plus, rendez-vous sur la page dédiée à ArgoTechno !

Rencontres Argonautica

En fin d'année scolaire, les classes participant au projet Argonautica se rassemblent à l'initiative du CNES.

Ces rencontres permettent de rassembler jeunes, enseignants, chercheurs et professionnels de l'espace et de la mer dans la bonne humeur et la convivialité. Au programme : présentation des projets par les classes, visite de l'aquarium , rencontres avec les scientifiques, ateliers et autres évènements !

Pour en savoir plus sur les Rencontres Argonautica à venir, rendez-vous sur la page dédiée !

Exemples de projets de classes

Le projet "Garonne, un fleuve sous surveillance" du collège Jules Vallès (31)

L’établissement a travaillé sur un projet ArgoHydro intitulé « Garonne, un fleuve sous surveillance », dont la problématique est l’effet du changement climatique sur le cycle hydrologique de la Garonne. Dans un premier temps, un groupe d’élève a procédé à une analyse statistique des données climatiques de l’agglomération toulousaine à l’aide des données disponibles sur le site infoclimat et des données issues de notre station météo.

Un groupe d’élève s’est chargé d’étudier le fonctionnement du satellite altimétrique Jason 3. Puis, pour surveiller le niveau de la Garonne, et pour vérifier les données in-situ du satellite, deux groupes d’élèves ont mené une démarche de projet pour construire un capteur de niveau d’eau en utilisant deux technologies différentes.

L’établissement a réalisé un projet très intéressant : les élèves de l’atelier scientifique, en plus de mesurer la hauteur de l’eau grâce à un capteur de pression, ont réalisé un capteur à ultrasons pour mesurer les variations de niveau d’eau.