Les observations, régulières et sur de longues périodes, sont au cœur des recherches visant à comprendre le fonctionnement et la modélisation des processus dans l’Univers et sur la Terre et les planètes. Elles représentent donc une activité incontournable et constitutive de la recherche.
Couvrant des domaines allant de du centre de la Terre aux étoiles, en passant par l’océan et l’atmosphère , le littoral, les sols et les rivières, les glaciers ou les volcans, un ensemble de services et d'outils permettent aux scientifiques de disposer de données ouvertes, fiables et régulières qui alimentent leurs recherches.
Structures territoriales originales, les observatoires des sciences de l’Univers (OSU) ont pour mission principale dé décliner le projet stratégique de l’Institut en « organisant les moyens nécessaires à l’acquisition d’observations des systèmes astronomiques ou des composantes du système Terre ». Au sein des sites universitaires, ils ont un statut d’école interne ou de grand établissement et constituent des unités d’appui et de recherche (UAR)
Ils sont pilotés en partenariat par le CNRS, l'Université et le plus souvent, d’autres établissements ou organismes de recherche.
Au niveau local, les observatoires des sciences de l’Univers mettent en œuvre sur le long terme les actions et les services nationaux d’observation et favorisent les recherches interdisciplinaires. Ils facilitent notamment l’accès aux grandes infrastructures de recherche et aux plateformes expérimentales ou numériques d’intérêt régional ou national.
Les pôles, ou centres de données, mettent à disposition des données, des outils ou des services afin de réunir ou croiser les informations issues de différentes sources de production (SNO, missions spatiales, grandes campagnes de terrain, modélisation numérique). Ils travaillent en synergie avec les infrastructures numériques de données, telles le Cendre de Donnée de Strasbourg, en Astronomie, ou l’infrastructure DataTerra en sciences du système Terre et de l’environnement.
CDS : Centre de données astronomiques de Strasbourg
Le CDS collecte et distribue dans le monde entier des données astronomiques et les informations associées. Il héberge la base de données pour l’identification des objets astronomiques SIMBAD, une collection des catalogues et tables publiées dans les journaux académiques VizieR, et l’atlas interactif du ciel Aladin. Le CDS est une Infrastructure de Recherche labellisée par le MESRI.
Les autres centres de traitement, d’archivage et de diffusion de données sont hébergés dans des Centres d’Expertise Régionaux qui assurent le développement et le maintien opérationnel de ces services au sein des OSU.
GSO Data Centre
Le Centre de données GSO (Grand Sud-Ouest) regroupe des services nationaux d’observation hébergés à l’OMP : CADE qui propose un ensemble de données et d’outils pour l’analyse de données étendues provenant de grands relevés sol ou spatiaux, CASSIS un logiciel d'analyse de données spectrales pour les données astronomiques et de laboratoire, CDPP qui a pour mission de préserver, diffuser et valoriser les données issues des expériences à participation française dans le domaine de la physique des plasmas naturels, PolarBase, une base de données stellaires issues de spectro-polarimètres à haute résolution, STORMS qui propose un ensemble de services dédiés à l'étude des Relations Soleil-Terre, et XMM-Newton dont l’objectif est de maximiser le retour scientifique du satellite XMM-Newton en constituant un relevé profond du ciel dans le domaine X.
Le centre inclut d’autre part, sous la responsabilité de l’OASU, KIDA, une base de données de cinétique chimique d'intérêt astrophysique (milieu interstellaire et atmosphères planétaires) et, sous la responsabilité d’OREME, POLLUX, une base de données de spectres synthétiques stellaires.
OCA Data Centre (DOMINO)
DOMINO héberge à l’Observatoire de la Côte d’Azur une base de données des propriétés physiques et dynamiques d’astéroïdes MP3C, et un service de support aux utilisateurs des instruments de deuxième génération du VLTI, SUV.
OSUG Data Centre
Pour l’astronomie, le centre de données de l’OSUG est responsable de MOIO chargé de la création, du suivi et de la maintenance des logiciels nécessaires à une utilisation optimale des interféromètres optiques ouverts à la communauté, SPHERE-DC, centre de traitement à la demande des données de l’instrument SPHERE monté sur le VLT, et de SSHADE-F-GhoSST, infrastructure interopérable de bases de données spectroscopiques des solides, dont la base de données de Grenoble GhoSST.
OSUPS Data Centre (IDOC-ANO5)
Le centre de données de l’OSUPS a en charge les services nationaux d’observation suivants : DustEM qui offre des outils pour modéliser l'émission de la poussière interstellaire dans notre Galaxie et dans les galaxies extérieures, Grandes Longueurs d’Onde - IDOC qui fournit des données à grande longueur d’onde provenant de différents instruments spatiaux et des outils de traitement et de diffusion associés, MEDOC qui met à disposition des données spatiales de physique solaire et stellaire avec un ensemble de services et d’outils performants, et PSuP, un centre de traitement de données de surfaces planétaires couplé à un centre de diffusion et de visualisation de données.
Paris Astronomical Data Centre (PADC)
PADC fournit dans le cadre de l’Observatoire Virtuel (VO) un accès aux services hébergés par l’Observatoire de Paris : APIS, une base de données contenant des observations en spectro-imagerie d’aurores sur les planètes géantes, BASECOL qui fournit des données sur l’excitation collisionnelle des niveaux rovibrationnels de différentes molécules, BASS2000-OP qui met à disposition des images du Soleil entier obtenues du sol, l’Encyclopédie des planètes extrasolaires qui recense les exoplanètes connues et les étoiles associées, et offre différents outils d’analyse, Plateforme MIS et Jets, un ensemble de services pour préparer et interpréter les observations du gaz moléculaire galactique et extragalactique avec les grands instruments, F-VAMDC qui fournit à la communauté internationale un vaste ensemble de données atomiques et moléculaires, VESPA, un portail d’accès unifié à des bases de données pour l'étude du Système Solaire, incluant un système de fouille et de visualisation performant, et enfin VO Solar System Objects Portal, un ensemble de services et de bases de données dédiés aux corps du système solaire dans le cadre de l'Observatoire Virtuel.
Pytheas Data Centre (CeSAM)
CeSAM regroupe les activités menées à l’OSU Pytheas dans le traitement, l’analyse, l’archivage et la distribution des données de programmes d'observations extragalactiques de grande ampleur. Il opère les services ASPIC de mise à disposition d'outils et de valeur ajoutée pour les données de programmes massifs de spectroscopie/photométrie dans des zones du ciel stratégiques, et GAZPAR qui propose des outils pour la mesure des décalages vers le rouge photométriques et spectroscopiques ainsi que des paramètres physiques déduits des distributions spectrales d'énergie.
Modèle de la galaxie de Besançon
Le service, proposé par l’OSU THETA, assure le développement logiciel pour la réalisation, la validation, et la mise à disposition, via un service web, de données de simulations du contenu en étoiles de la Galaxie, grâce à un modèle numérique.
Le domaine Océan-Atmosphère compte deux pôles de données :
Ce pôle de données et de services a pour vocation de faciliter l’usage des images issues de l’observation des surfaces continentales depuis l’espace.
Dans l'objectif d'acquérir des données décrivant la formation, l’évolution et les variations des systèmes astronomiques et des milieux terrestres, l’INSU crée et évalue des services nationaux d’observation (SNO) qui mettent en œuvre sur plusieurs années, voire dizaines d’années, des dispositifs d’observation.
Ces dispositifs ont une vocation de service au bénéfice de toute la communauté et permettent de faire progresser les connaissances. Les SNO sont regroupés en "Actions Nationales pour l'Observation" (ANO) dans chacun des grands domaines de l'INSU.
Radars, avions, pluviomètres, stations météorologiques ou hydrologiques ...
Focus sur les services d'observation qui concernent les océans.
Comprendre la dynamique des flux de carbone, d’eau et d’énergie des sols et être en capacité de les modéliser pour faire progresser notre compréhension de la
Eaux souterraines, rivières, bassins versants, et aquifères sont échantillonnés, analysés, modélisés grâce à de nombreux outils.
Focus sur les services d'observation qui nous permettent d'être à l'affût des indices pour anticiper les crises, ou au moins mieux les comprendre, en espérant
Les objets géocroiseurs et les débris en orbite, les phénomènes se produisant à la surface du Soleil, dans le vent solaire ou l'environnemen
L'astronomie est structurée autour de moyens nationaux ou internationaux qui soutiennent la recherche scientifique dans les différents domaines de la discipline et sont accessibles à la communauté scientifique française. Les activités labélisées dans le cadre des missions de service en Astronomie couvre la construction et l'opération d'instruments et des grands moyens d'observation et de surveillance astronomiques ; la production, la distribution et la maintenance de logiciels ; la production de grands relevés, de données d'observation ou de simulation ; le développement d'outils d'archivage et de distribution des données et d'outils d'interrogation et de manipulation des grandes bases de données hétérogènes. Ces missions de service, déclinées en un ensemble de moyens instrumentaux, de centres de traitement et d'archivage ou de pôles thématiques nationaux sont organisées selon six Actions Nationales d'Observation (ANO).
Le but de cette Action nationale d’observation est l'établissement et le maintien des repères spatio-temporels. Cette tâche traditionnelle de l'astronomie relève d'activités contractuelles vis-à-vis de l'Etat et d'accords internationaux avec l'Union Astronomique Internationale et l'Union Géodésique et Géophysique Internationale. Cette Action nationale d’observation à forte portée sociétale est en amont de pratiquement toute observation astronomique. Outre le développement, l'utilisation et la maintenance des instruments, ainsi que la gestion et l'analyse des données, cette ANO comporte :
Cette Action nationale d’observation porte sur la capacité des OSU de concevoir, exercer la maîtrise d'œuvre, réaliser et assurer le fonctionnement d'instruments (en particulier focaux) pour les infrastructures de recherche sol et les missions spatiales qui fournissent des données accessibles à l'ensemble de la communauté. Il s'agit de moyens lourds, ouverts à l'ensemble de la communauté française, ayant une visibilité internationale forte, et dont les données sont rapidement rendues publiques. Elle concerne également la fourniture de logiciels d'acquisition et de réduction de données. Cette Action nationale d’observation est structurée en deux volets :
Les astronomes ont à leur disposition des moyens lourds nationaux ou internationaux dont la gestion est une tâche souvent exigeante, et qui n'a pas de retour direct en termes de publications. Pour reconnaître ce service à la communauté cette action comprend :
Les grands relevés sont donc une des principales sources des bases de données en astronomie. Cette Action nationale d’observation couvre la définition et la conduite de grands programmes d’observations d’ampleur internationale ayant pour but la cartographie du ciel dans différents domaines spectraux, le suivi temporel d’objets sur de longues échelles de temps, et l’observation systématique de populations d’objets. Les activités concernées couvrent la préparation initiale, la définition, la réalisation du relevé proprement dit, la réduction des données, leur archivage et leur diffusion finale. La mise à disposition de la communauté des données, de manière systématique et dans les délais les plus courts possibles, constitue la mission de cette Action nationale d’observation.
Les grands observatoires astronomiques au sol et spatiaux fournissent des volumes importants de données rendues publiques après une courte période d'exclusivité. Cette diffusion rapide à l'ensemble de la communauté vise à maximiser le retour scientifique d'investissements lourds. Cette ANO recouvre trois types d'activités : le traitement de données, leur archivage et la diffusion au sein de structures dédiées qui possèdent les expertises et ressources nécessaires. Pour valoriser les observations, la communauté peut avoir besoin de données de références issues de calculs théoriques, d'expériences ou de simulations accompagnés des outils nécessaires à leur exploitation. Les besoins peuvent également concerner l'accès à des codes numériques de référence.
Les objets géocroiseurs et les débris en orbite ainsi que les phénomènes se produisant à la surface du Soleil, dans le vent solaire ou l'environnement ionisé de la Terre sont susceptibles d'affecter les performances et la fiabilité de dispositifs sol et spatiaux, de mettre en danger la vie ou la santé humaine. Leur prévision opérationnelle et leur surveillance systématique constituent la mission de cette ANO qui a, outre ses aspects sociétaux, des retombées scientifiques importantes, en particulier sur la compréhension des cycles solaires, sur la physique des relations entre l'héliosphère et la Terre, et sur la dynamique de l'environnement spatial de la Terre. La surveillance à long terme fournit de plus les données nécessaires pour explorer d'autres relations entre le Soleil et la Terre, comme par exemple la contribution potentielle de l'activité solaire à l'évolution du climat.
Comprendre le fonctionnement interne de la Planète est un objectif fondamental de la recherche en Sciences de la Terre. Cet effort de recherche génère des retombées sociétales qui concernent l’estimation des risques (naturels et anthropiques), la gestion des ressources et le développement durable. Ces recherches reposent sur des observations physiques et chimiques à caractère pérenne portant sur le milieu naturel et qui sont le plus souvent impossibles à reproduire en laboratoire. La rareté et la brièveté de certains phénomènes (séismes, éruptions volcaniques) et la nécessité d'enregistrer en continu sur de longues périodes de temps certaines variables (champs magnétique et gravimétrique, compositions chimiques dans les eaux ou systèmes volcaniques, bruit sismique) confèrent aux dispositifs d'observation des Sciences de la Terre un caractère primordial. Les missions des observatoires en Terre Solide sont de trois types :
- Mesure, archivage et étude de paramètres physiques et chimiques de la Terre solide.
- Connaissance et observation des aléas naturels et anthropiques en Terre solide. Aide à la gestion des ressources et des déchets.
- En ce qui concerne certains aléas (volcaniques et sismiques), mission d'information auprès des autorités en charge de la gestion des risques naturels.
Les Services d’Observation du domaine Terre Solide s’inscrivent naturellement dans le contexte des Infrastructures de Recherche avec une forte intégration internationale. En particulier, l’Infrastructure de Recherche RESIF-EPOS regroupe la production des données des SNO dédiés à l’observation de la déformation en France (sismologie, géodésie, gravimétrie), et la diffusion de ces données au travers de centres de données nationaux opérés par RESIF-EPOS. Tous les SNO dans le domaine de la Terre Solide sont connectés pour tout ou partie de leurs données et produits de données au système interopérable de diffusion de données de EPOS (European Plate Observing System), infrastructure de recherche européenne dans le domaine de la Terre Solide.
Au cours des dernières décennies, une stratégie internationale s'est mise en place pour acquérir les données nécessaires à la description du système climatique global, pour analyser les processus majeurs qui interviennent et pour quantifier leur rôle. Dans ce cadre, certaines observations récurrentes, à plus ou moins haute fréquence, et à long terme, sont rendues nécessaires pour l'étude de la dynamique des processus, avec souvent un vision régionale ou globale, mais aussi locale. Ces séries de données de longue durée sont acquises par l'INSU grâce à des services nationaux d'observation destinés à la mesure d'un nombre limité de paramètres océaniques ou atmosphériques, ainsi que des Sites Nationaux Instrumentés qui regroupent sur un même site une grande variété d'instrumentation et de mesures atmosphériques. De plus, l'importance de la modélisation numérique dans la recherche a amené l'INSU à soutenir un nombre restreint de codes numériques à vocation communautaire, dans le but de lui permettre de rester au plus haut niveau dans la compétition internationale.
Les actions de plus en plus prégnantes de l'homme sur son environnement posent le problème des transformations et de la vulnérabilité de ce dernier sous l'effet des pressions anthropiques croissantes et diversifiées. En retour, elles induisent de nouveaux risques qu'il convient de bien renseigner et évaluer pour mieux asseoir scientifiquement les politiques de prévention et de remédiation. La complexité et l'inertie des systèmes considérés jointes à la forte variabilité spatio-temporelle des forçages climatiques et anthropiques nécessitent l'acquisition sur le long terme de données fiables et spatialisées permettant l'identification des tendances évolutives, la détection des ruptures d'équilibre, la capture de phénomènes exceptionnels, donc rares, et in fine, une meilleure compréhension et modélisation des différents processus impliqués. Un aspect spécifique aux Surfaces et Interfaces Continentales concerne la notion complémentaire d'expérimentation à long terme conduisant à « la manipulation » de certains facteurs environnementaux et/ou de modes d'occupation des espaces et d'exploitation des ressources. Les champs ici concernés sont ceux de la biosphère continentale, de la pédosphère, de l'hydrosphère et de leurs interfaces avec l'atmosphère et le milieu marin côtier.
Il est parfois indispensable d’explorer de manière ponctuelle des zones particulières et/ou peu accessibles, soit en s’y rendant soit en y envoyant des sondes. Les scientifiques des laboratoires de l’INSU écument les océans des plus cléments aux plus tumultueux, instrumentent les sondes qui partiront vers Mars, Vénus ou Jupiter, organisent des campagnes aéroportées en ballon, drones ou avions ou participent à des raids en Antarctique. Les moissons de données de ces campagnes et missions en tout genre alimentent l’ensemble de la communauté.
Retrouvez ici l'actualité de ces campagnes et missions !
Du 6 au 25 septembre 2021, la campagne CADDIWA va étudier les interactions entre les orages générés au-dessus de l’Afrique de l’Ouest, les ondes tropicales de l’atmosphère et les panaches de poussière désertique, au-dessus de l'océan Atlantique. Elle embarque, pour cela, tout un panel d'instruments à bord de l’avion de recherche Falcon 20 du réseau SAFIRE.
