Le système Terre
L’étude du « Système Terre », à la fois celle du milieu physique allant du noyau aux confins de l’atmosphère et celle des interactions et rétroactions entre celui-ci avec le milieu vivant, est indispensable pour répondre aux défis auxquels nos sociétés et l’humanité font face au XXIᵉ siècle. Explorer notre planète, connaître son origine et son fonctionnement, comprendre l’origine de la vie, etc. répondent à un besoin majeur de notre société. Repousser constamment le front de la connaissance, dépasser les frontières in fine, est donc au cœur des préoccupations des géo-scientifiques. Les sciences de la planète Terre sont aussi au cœur des besoins exprimés par la société elle-même, soumise au changement brutal de son environnement (dont le changement climatique), mais aussi à ses propres pressions (comme l’accroissement de la population). Changement global, évolution du climat, évènements extrêmes, risques telluriques, qualité de l’air, de l’eau, pollution et remédiation des sols, ressources en eau, ressources minérales, énergie décarbonée, gestion du littoral, acidification des océans, etc. réclament tous des travaux de recherche fondamentaux et applicatifs. Les sciences de la planète Terre viennent ainsi naturellement en appui aux politiques publiques.
Il s’agit d’étudier des milieux naturels et anthropisés, complexes et dans lesquels se superposent des processus souvent non-linéaires ou chaotiques affectant des échelles spatiotemporelles extraordinairement vastes : de l’infiniment petit (échelle de l’atome) à l’infiniment grand (dimensions de la Terre) et de l’instantané (la rupture sismique) à plusieurs millions d’années (déformation de grande amplitude).
Pour cela, les travaux s’appuient sur l’exploration, l’observation, l’expérimentation et la modélisation. C’est d’abord au travers d’acquisition de données, notamment grâce à des dispositifs d’observation et de mesure d’ampleur mondiale, et notamment depuis l’espace, que la connaissance a progressé et doit progresser encore.
Au XXIᵉ siècle, les données, ne sont plus utilisées uniquement par les spécialistes des domaines concernées. Cela vaut pour les scientifiques travaillant sur un des « compartiments » du système Terre qui ont besoin d’informations fiable issues de provenant des autres compartiments. Par exemple, les océanographes qui mesurent, analysent et expliquent l’élévation du niveau moyen de la mer ont besoin de prendre en compte les mouvements de l’écorce terrestre fournis par les spécialistes de la Terre solide. Cela vaut aussi pour les acteurs non scientifiques qui ont besoin d’informations fiables pour gérer au mieux la planète.
Aujourd’hui, nous bénéficions d’un afflux sans précédent de données. Pour les exploiter au mieux au bénéfice de la recherche et de la société, nous sommes confrontés aux défis de les traiter, archiver et de les mettre à disposition du plus grand nombre. Cela impose d’inventer et de créer de nouveaux dispositifs d’archivage et de distribution comme de mettre en place de nouvelles approches pour traiter les données et fabriquer des produits validés et utilisables. Cela nécessite aussi la mise en place de nouveaux moyens d’échange, de réflexions et de recherches collaboratives.
C’est dans ce contexte que des organismes de recherche ont décidé la mise en place de quatre pôles nationaux de données, correspondant à chacun des grands compartiments du système Terre :
- Terre solide,
- Océan,
- Surfaces continentales,
- Atmosphère.
Ces pôles sont fédérés dans une infrastructure de recherche unique. Ils héritent et tirent profit de l’expérience de chacun des domaines concernés, caractérisée également par des cultures et des approches différentes en réponse aux spécificités de chacun des domaines.
Le pôle Terre solide
Le pôle Terre solide a pour objectif de faciliter l’accès aux données et contribuer à la création de nouveaux produits et services, en apportant de la valeur ajoutée aux données spatiales et « in-situ » disponibles. Il s’inscrit dans les paysages national et européen en articulation étroite avec les infrastructures en place et en construction.
Pour cela, le pôle Terre solide a pour mission de fédérer les centres existants au service de la communauté Terre Solide.
Il s’appuie sur un portail donnant accès aux données spatiales, in-situ et d’expérimentations du domaine. Il ambitionne d’apporter de la plus –value, notamment pour les données et services dans les champs dans lesquels des centres de données n’existent pas ou demandent à être développés et dans l’articulation avec les dispositifs européens et internationaux. Le pôle, en synergie avec les autres structures du domaine et au sein de l’infrastructure de recherche « Pôle de données Système Terre » en construction, doit renforcer la communauté Terre Solide en lui donnant accès aux données et aux produits dont elle a besoin pour ses recherches.
Les fonctions envisagées à terme du pôle sont de quatre natures :
- Une fonction « Portail des données et de service » permettant un accès unifié et une utilisation simplifiée des données spatiales et in-situ.
- Une fonction d’ « Expertise » en appui à l’utilisation des données.
- Une fonction de « Transfert de technologie » : dans le domaine de la Terre solide, assurant la diffusion des innovations méthodologiques des laboratoires de recherche vers l’ensemble de la communauté scientifique, et au-delà vers les acteurs publics et le monde économique,
- Une fonction de « Soutien aux services existants » (dont internationaux), portés par la communauté nationale.
Contexte national
La Stratégie Nationale de Recherche (SNR) met en exergue parmi ses priorités une action d’envergure qui s’intitule « Connaître, surveiller et prévoir le Système Terre ». Cette action permet de contribuer à la mise en place de services d’information et/ou de prévision sur le risque climatique, environnemental et tellurique, validés scientifiquement, et, dans le même temps, de proposer des services connexes dans le domaine de l’énergie, des ressources, du risque et de la sécurité au sens large.
Ces services sont proposés au bénéfice des politiques publiques et des entreprises. Ils s’appuient sur des données scientifiques obtenues d’une part via les instrumentations embarquées sur les satellites et, d’autre part, via des infrastructures de recherche en réseau qui permettent d’instrumenter sur terre, sur mer et dans les airs les différents compartiments du Système Terre.
Aujourd’hui, s’agissant des données et métadonnées, des bases de données et des portails, il est indispensable de partager les bonnes pratiques, mais également les standards, les protocoles, etc., et de réfléchir à de nouveaux schémas de fonctionnement et de gouvernance. Ces besoins sont amplifiés par la croissance exponentielle des données due à la multiplication des capteurs et l’amélioration sans précédent des résolutions temporelles et spatiales des données. Le pôle Terre solide s’inscrit dans cette démarche.
Contexte européen
Au niveau européen, EPOS (European Plate Observing System) est une infrastructure de recherche européenne du domaine Terre solide, en phase d’implémentation après avoir été sélectionnée par la Commission Européenne dans le cadre d’ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures). En réunissant des infrastructures existantes, en facilitant l’interopérabilité des données, en fournissant de nouveaux produits, EPOS à l’ambition de créer une plateforme de recherche pluridisciplinaire efficace et exhaustive en Europe rendant accessibles et interopérables des données et produits d’observatoires, réseaux, instruments dans des disciplines des Sciences de la Terre telles que sismologie, géodésie, volcanologie, tectonique, géomagnétisme, paléomagnétisme, géologie. EPOS ne couvre pas à elle seule la totalité du vaste spectre des disciplines des Sciences de la Terre.
D’autres infrastructures ou programmes européens intéressent le domaine Terre solide, c’est par exemple le programme ECORD-IODP dédié aux forages océaniques, des réseaux géodésiques (marégraphes, gravimètres, stations lasers…), les synchrotrons (comme les lignes de lumière à l’ESRF), des programmes d’observation satellitaires (tel le programme SENTINEL de l’ESA dans le cadre de COPERNICUS), etc. Enfin, d’autres disciplines réfléchissent actuellement au montage d’infrastructures pour leurs outils d’analyse ou leurs observations. C’est le cas en France, sous l’impulsion de l’INSU, pour les géochimistes et les pétrologues.
Contexte international
On note également un foisonnement d’initiatives collaboratives au niveau international telles que GEO, la charte internationale Espace et catastrophes majeures, les centre de données et de services mis en place dans le cadre des associations scientifiques internationales telles que l’IUGG.
L’accès à la donnée n’est pas seulement un enjeu scientifique majeur, mais aussi un enjeu économique et stratégique qui font que la communauté nationale souhaite développer des centres de données au niveau requis par la compétition internationale.