GREENSCALE et l’ESA : vers une synergie pour mieux interpréter la fluorescence végétale grâce au satellite FLEX ?

FLEX repose sur la mesure de la fluorescence chlorophyllienne, un signal lumineux très faible émis par les plantes et relié à la photosynthèse. Le suivi de cette fluorescence permet d’estimer la productivité primaire brute (GPP) des couverts végétaux, et ainsi de caractériser indirectement les échanges de dioxyde de carbone (CO₂) entre la biosphère et l’atmosphère. En effet, la fluorescence constitue un proxy de l’activité photosynthétique : lorsqu’une plante absorbe de la lumière, une fraction de l’énergie est réémise sous forme de ce signal lumineux.

Grâce à son instrument de pointe, le spectromètre imageur FLORIS, FLEX mesurera de manière passive depuis l’espace la fluorescence induite par le soleil (SIF, pour Solar Induced Fluorescence) , à l’échelle globale et avec une résolution de 300 m, nettement supérieure aux missions existantes qui estiment la SIF, et compatible avec une plus grande diversité d’écosystème continentaux. Cette approche permettra d’estimer la GPP des écosystèmes végétaux, contribuant ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes photosynthétiques à grande échelle. Il est important de noter que FLEX ne mesure pas directement les flux nets de carbone (NEE) ni la respiration des écosystèmes : la mission ne permet donc pas, à elle seule, de quantifier les puits ou sources de carbone, mais elle fournit une variable clé pour contraindre les modèles qui les estiment.

Cependant, l’interprétation de la SIF mesurée depuis l’espace reste un défi scientifique majeur. Contrairement aux conditions contrôlées en laboratoire ou au champs qui permettent d’interroger différents régime de fonctionnement de la photosynthèse en appliquant des stimulations lumineuses contrôlées, les conditions de télédétection passive impose de n’accéder qu’à la fluorescence stationnaire, ce signal naturel contient  une variabilité importante du signal, modulée par de nombreux facteurs (intensité lumineuse instantanée, stress biotiques et abiotiques, température, structure du couvert végétal), ce qui complique son interprétation à l’échelle des écosystèmes. La communauté scientifique autour de la mission FLEX s’inscrit ainsi dans un effort global visant à mieux comprendre et modéliser cette variabilité.

Dans ce contexte, des projets scientifiques complémentaires comme GREENSCALE jouent un rôle clé pour améliorer la compréhension de la genèse de ce signal de fluorescence stationnaire à l’échelle d’un élément de couvert et de la portée de son lien avec la physiologie et l’assimilation des couverts. GREENSCALE étudie la fluorescence chlorophyllienne, les échanges gazeux liés au carbone et à l’azote dans des cultures d’orge, avec pour objectif de mieux comprendre les mécanismes d’assimilation du carbone par les plantes. En mesurant la fluorescence à l’échelle des champs agricoles et en la mettant en regard d’autres mesures in situ, GREENSCALE contribue à mieux relier le signal SIF aux processus photosynthétiques en conditions réelles. À terme, ces travaux pourraient aider l’ESA et la communauté scientifique à affiner leurs modèles d’interprétation des signaux de fluorescence mesurés depuis l’espace, et à mieux évaluer la contribution des écosystèmes agricoles au cycle du carbone.

Le développement de FLEX a récemment franchi une étape clé avec l’intégration de l’instrument FLORIS à la plateforme satellite par Thales Alenia Space à Cannes. Cette phase marque l’entrée dans les derniers tests avant le lancement, prévu entre avril et mai 2026, à bord de la fusée Vega-C depuis le port spatial européen en Guyane française. Une visite exceptionnelle du satellite est d’ailleurs prévue le 16 avril, offrant un aperçu de cette mission avant son départ.

Une fois en orbite, FLEX adoptera une trajectoire lui permettant de revisiter régulièrement les mêmes zones : l’orbite héliosynchrone permet de survoler des éléments paysagés toujours au même moment dans leur journée et mettra environ un mois pour couvrir l’ensemble de la planète. Cette capacité d’observation globale et répétée est essentielle pour suivre l’évolution de la végétation à différentes échelles temporelles en s’épargnant les variabilités diurnes du signal.

FLEX ne sera pas seule en orbite, elle volera en tandem avec Sentinel-3C, qui lui fournira des informations complémentaires primordiales sur les surfaces terrestres.

Le PEPR FairCarbon à travers le projet GREENSCALE ne contribue pas seulement à mieux mesurer, comprendre et modéliser les mécanismes de mobilisation de l’azote pour optimiser l’assimilation net de carbone par même dose d’azote agricole, elle va aussi contribuer directement à affiner les hypothèse méthodologique et phénoménologique pour le calcul et l’interprétation des produits satellitaires qui seront générés par la mission FLEX de l’ESA pour le suivi global de l’activité photosynthétique. Ouvrant la voie à une compréhension plus fine du cycle du carbone et à une anticipation plus précise des changements climatiques.