Par le Dr Michael Falkowski, scientifique en chef, Earth Fire Alliance
Des données fiables transforment une détection précoce d'incendie en action sur le terrain, fournissent une base fiable pour les modèles de progression des incendies et permettent aux scientifiques de suivre l'évolution des incendies dans le monde au fil du temps. Établir cette confiance commence par savoir à quel point les données sont précises et pour quelles applications elles conviennent le mieux. C'est pourquoi Earth Fire Alliance (EFA) et notre partenaire technique fondateur Muon Space lancent une campagne rigoureuse de calibration et de validation (également appelée « cal/val ») pour FireSat—La constellation avancée de satellites d’EFA conçue spécifiquement pour la détection, la surveillance, l’intervention et la science mondiale des incendies de forêt. EFA contribue également à diriger l'effort pour établir des normes de calibration/validation pour tous les satellites de nouvelle génération dédiés aux incendies de forêt.
Les trois premiers FireSats opérationnels lancés en juillet 2026 sont désormais collecte de données, et la constellation s'étendra à plus de 50 satellites d'ici le début des années 2030. Au cours des prochaines années, notre campagne de calibration/validation comparera les données de FireSat avec des mesures indépendantes des incendies au sol, dans les airs et depuis d'autres satellites. Les résultats de ces activités seront publiés tout au long de la campagne en collaboration avec nos partenaires des communautés de gestion des incendies de forêt et de la science.
Notre objectif ultime est de fournir des produits de données FireSat, scientifiquement validés et mondialement reconnus, afin de permettre des avancées majeures dans la détection, le suivi, la gestion, la science et la modélisation des incendies de forêt.
Définition de l'étalonnage et de la validation
Lorsqu'un satellite FireSat est lancé pour la première fois, les images collectées par son capteur n'indiquent pas la température réelle des objets présents dans l'image. Comme une photographie, les images montrent simplement à quel point les objets sont clairs ou sombres. La calibration est le processus qui consiste à déterminer précisément comment les valeurs de luminosité dans l'image se traduisent en températures réelles au sol. En comparant les données de FireSat avec des mesures de température connues d'objets terrestres, les scientifiques et les ingénieurs produisent des données « calibrées » qui mesurent la température de surface, y compris celle des incendies. Ce processus commence au laboratoire avant le lancement et se poursuit pendant toute la durée de vie de chaque satellite, car les performances des capteurs peuvent évoluer avec le vieillissement du système dans l'espace.
Alors que l'étalonnage permet de traduire des images standard en mesures de température, la validation est le processus qui consiste à déterminer la précision de ces mesures. Par exemple, lorsque FireSat détecte un point chaud, les gestionnaires des incendies doivent savoir quelle est la probabilité que ce point chaud soit un véritable incendie, plutôt qu'un objet chaud comme un toit en métal émettant de la chaleur, et dans quelle mesure l'emplacement du point chaud détecté par le satellite correspond à l'emplacement réel de l'incendie au sol. De même, d'autres attributs liés aux incendies dérivés de FireSat, tels que la taille, la progression et l'intensité, doivent être vérifiés afin que les utilisateurs des données sachent qu'ils peuvent faire confiance à ces données pour leurs applications spécifiques.
Considérez, par exemple, une balance de salle de bain : l'étalonnage apprend à la balance ce qu'est une livre (ou un kilogramme) ; la validation confirme que vous pouvez faire confiance aux mesures lorsque vous montez dessus.
Ensemble, l'étalonnage et la validation garantiront que FireSat détecte avec précision les incendies et mesure leur emplacement, leur température, leur taille et leur intensité, afin que les gestionnaires des incendies puissent prendre des décisions plus éclairées sur le moment et la manière d'intervenir. Ce processus garantit également que les données collectées par FireSat sont cohérentes dans le temps, permettant aux scientifiques de comprendre comment la dynamique des incendies évolue à travers le monde.
Comment fonctionne la campagne
Étalonnage se déroule en trois étapes :
- Pré-lancement : Le processus de test et de caractérisation des performances d'un instrument dans une salle blanche ou un laboratoire spécialisé avant son lancement dans l'espace.
- En orbite : Parce que les instruments se déplacent lors du lancement de la fusée et vieillissent ou se réchauffent différemment dans l'environnement hostile de l'espace, les scientifiques doivent continuellement mettre à jour et ajuster les équations d'étalonnage pré-lancement en orbite en utilisant des cibles terrestres avec des quantités connues de lumière visible et infrarouge réfléchie ou émise vers le haut (par exemple, les réseaux de surveillance de la température de l'eau des bouées, les torchères de pétrole et de gaz, et des cibles terrestres stables comme les salines). L'imagerie des étoiles et de la lune est également utile dans ce processus.
- Étalonnage croisé : Comparer FireSat avec des systèmes satellitaires civils de qualité scientifique tels que MODIS de la NASA, VIIRS de la NOAA ou les instruments SLSTR de l'ESA garantit que les données de FireSat sont cohérentes avec d'autres données mondiales sur les incendies dérivées de satellites à long terme.
Validation se produit via une approche à plusieurs niveaux :
- Sol Brûlages dirigés instrumentés avec mesures directes des caractéristiques du feu telles que l'emplacement, la taille et l'intensité.
- Aéroporté : Imagerie thermique haute résolution des incendies à partir de drones et d'aéronefs habités, coordonnée avec des mesures au sol et des survols de FireSat et d'autres satellites.
- Satellite : Évaluation comparative des performances des produits de données FireSat (points chauds, périmètre, progression, puissance radiative du feu) par rapport aux produits de données incendie dérivés de systèmes satellitaires traditionnels de qualité scientifique tels que MODIS et VIIRS.
Ces tests couvrent les principaux produits de données de FireSat ainsi que d'autres facteurs importants :
- Points d'accès : Probabilité de détection précoce d'incendie, taux de faux positifs et rapidité avec laquelle les notifications atteignent les utilisateurs finaux.
- Périmètre et progression du feu : À quel point FireSat cartographie avec précision un front de feu, sa taille et sa progression. Cela peut également aider à distinguer les fronts de feu actifs en flammes des feux couvants, des points chauds et des feux persistants à l'intérieur du périmètre du feu.
- Puissance radiative du feu : À quel point FireSat mesure avec précision l'intensité d'un incendie, en particulier lors des incendies les plus extrêmes.
- Géolocalisation : À quel point l'emplacement signalé par FireSat pour chaque incendie correspond à son emplacement réel sur le terrain. Pour les premiers intervenants, la localisation précise de l'incendie est primordiale.
- Effets atmosphériques et paysagers : La campagne mesurera également comment des attributs tels que la topographie, la couverture arborée, la fumée, les aérosols et la vapeur d'eau atmosphérique affectent la précision de la mesure des incendies.
Sites de test initiaux : Alaska et Géorgie
Les brûlages dirigés (également appelés brûlages de réduction des risques) sont la pierre angulaire de notre campagne de calibration/validation par satellite en développement. Leurs heures et lieux d'allumage prévus offrent des opportunités de collecte de données de terrain qu'un incendie de forêt spontané ne peut pas offrir. Nos deux premiers sites pilotes combineront les survols de FireSat, des brûlages dirigés programmés et le soutien des scientifiques locaux ainsi que des gestionnaires des incendies.
Alaska, États-Unis : Les orbites de FireSat convergent aux hautes latitudes. Même avec trois satellites opérationnels en orbite, FireSat survole déjà l'Alaska 15 à 20 fois par jour, ce qui suffit à capturer un feu prescrit unique tout au long de son cycle de vie. Cela fait de l'Alaska un site idéal pour un banc d'essai à cadence élevée à court terme, des années avant que la constellation complète FireSat ne soit en place.
Sud-Est des États-Unis : En moyenne, la Géorgie connaît environ 5 000 acres d'incendies de forêt et entre 1,2 et 1,4 million d'acres de brûlages dirigés chaque année. Les brûlages fréquents sur des sites tels que Fort Stewart et la forêt nationale d'Oconee, les utilisateurs opérationnels engagés et les chercheurs à proximité font de la région un excellent terrain d'essai à long terme pour des évaluations détaillées de l'incertitude et pour adapter les produits de données aux besoins des utilisateurs.
Nous prévoyons d'ajouter davantage de sites de test, y compris à l'international, au fur et à mesure de l'avancement de la campagne de calibration/validation de FireSat.
S'associer à la communauté mondiale du feu
Aucune organisation ne peut à elle seule valider de manière efficace et efficiente une nouvelle classe de satellites incendie. En août 2026, l'EFA a réuni près de 30 participants issus d'agences fédérales de sciences et de gestion des terres, d'institutions de recherche, de fournisseurs de satellites et de gestionnaires opérationnels des incendies au Laboratoire des sciences forestières du Service forestier des États-Unis à Athens, en Géorgie, pour le premier d'une série d'ateliers prévus afin d'établir des normes mondiales de calibration/validation pour les systèmes satellitaires de nouvelle génération capables de détecter et de surveiller les incendies de forêt.
Co-dirigé avec le Département de la Guerre des États-Unis, le Service des Forêts des États-Unis et FireWERX, l'atelier a commencé à développer un cadre commun pour la calibration, la validation et l'évaluation de l'incertitude. Bien que FireSat soit un objectif principal, ce cadre est destiné à servir tous les systèmes satellitaires de lutte contre les incendies de prochaine génération pour le bien public mondial.
La valeur de l'héritage fédéral de l'aviation civile
Les missions publiques de longue durée sont au cœur de ce travail. Par exemple, les systèmes MODIS de la NASA et VIIRS et GOES de la NOAA fournissent un point d'ancrage pour la science mondiale des incendies et seront des références clés pour calibrer les données de FireSat.
Les satellites en orbite polaire tels que MODIS et VIIRS capturent les grands incendies plusieurs fois par jour, tandis que les systèmes géostationnaires tels que GOES les imagent toutes les quelques minutes à une résolution plus grossière. Le programme FireSat a été développé pour offrir à la fois une haute résolution et une fréquence élevée simultanément. Les systèmes polyvalents traditionnels équilibrent les mesures de feu avec de nombreuses autres applications, mais FireSat est la première constellation où les missions de gestion des incendies de forêt et de science du feu ont dicté les exigences spécifiques de conception avancée du système.
Quelle est la suite
Les trois premiers FireSats opérationnels sont désormais en phase de mise en service et subissent une calibration initiale en orbite, avec des événements précoces de validation des incendies prévus pour 2027. À mesure que la constellation entre en opération, la campagne ajoutera une surveillance continue de la calibration et des rapports de validation de routine.
Collaborer avec un réseau mondial d'institutions de recherche, d'agences de gestion des incendies, d'agences scientifiques fédérales et d'organismes internationaux nous aidera à mesurer et à comprendre les incendies dans le monde de manière précise et cohérente. Les phases ultérieures intégreront les données de FireSat dans les modèles d'atmosphère et d'émissions liés aux incendies ainsi que dans la modélisation avancée de la propagation des incendies. Un groupe consultatif scientifique indépendant et une revue externe périodique superviseront le travail, et nous rendrons publics les résultats de la validation.
En fin de compte, ces efforts de calibration et de validation aideront l'EFA à établir FireSat comme la référence incontournable pour un référentiel permanent et transformateur de données sur les incendies de forêt destiné à la science, aux politiques et aux interventions dans le monde entier.