Géonautique - Apprendre à piloter la Terre

Nous sommes des Géonautes.

Michel Lefebvre  Bruno Voituriez

La planète Terre est la matrice de la vie et donc de l’Homme qui y vit et en vit. 

Elle est notre irremplaçable habitat : nous ne disposons pas d’alternative. 

Il y a peu de chances de pouvoir coloniser un autre corps du système solaire et même si l’on découvre sans cesse de nouveaux systèmes planétaires leur accès est hors de portée pour longtemps. La Terre n’est peut-être pas unique mais elle est rare. Elle est un vaisseau spatial qui navigue dans l’espace et dans le temps. Système dynamique complexe elle ne cesse d’évoluer. Même s’il participe à cette dynamique, en dépit de l’injonction divine de la Genèse : « remplissez la Terre et assujettissez la » et de son rêve prométhéen, l’Homme est loin du compte et ne maîtrise pas grand-chose. Géonautes : nous découvrons que nous sommes embarqués sur un vaisseau que nous devons apprendre à piloter. La Terre est gouvernée par les lois de la Nature comme l’on disait jadis et la moindre des choses pour le Géonaute responsable est de les connaître et de comprendre le fonctionnement du vaisseau qui l’emporte. L’Homme a les capacités de l’explorer, de le découvrir, de le connaître pour essayer de prévoir l’évolution du système auquel il appartient et de réduire les incertitudes qui pèsent sur son avenir à court, moyen et long terme. Le savoir est l’avenir de l’Homme. « Savoir-Terre pour Savoir-Vivre » tel est l’objet de la « Géonautique » apprentissage du pilotage de notre planète.

La Terre planète unique

La Terre évolue à toutes les échelles de temps : depuis celle de la dynamique du manteau qui « gère » la tectonique des plaques et modèle continents et océans à celle de l’atmosphère qui fait la pluie et le beau temps au jour le jour. Toutes ces échelles sont interconnectées et l’on peut remonter de la météorologie à la tectonique des plaques : les circulations atmosphériques et océaniques et donc les climats sur Terre ne seraient pas ce qu’ils sont si océans et continents avaient une autre configuration. Les études paléoclimatiques l’ont bien montré.

On peut dire que la Terre est la plus complexe et la plus «dynamique» des planètes connues, celle qui évolue le plus rapidement ; la seule aussi où la vie participe activement à cette évolution. Scientifiquement c’est donc, objectivement, la planète la plus intéressante à étudier. D’un point de vue égoïstement anthropocentrique, elle doit avoir la priorité : que l’on envoie des sondes explorer Mars maintenant ou dans cent ans, les choses n’y auront pas beaucoup changé alors que sur Terre ces compartiments qui nous concernent directement, biosphère, atmosphère, hydrosphère risquent d’être profondément modifiés à notre détriment.

L’odyssée de l’espèce

Le récit de nos origines dans «Odyssée de l’Espèce» met en valeur un évènement qui paraît simple : un de nos lointains ancêtres -hasard ou pulsion- se dresse et se met debout ; brusquement il voit ce qui l’entoure et dès lors tout change, tout change dans l’instant mais aussi dans l’avenir. Le besoin d’élargir son champ de vision est en l’Homme qui va vouloir voir plus loin, plus vite. Il explore sa Terre et ce n’est pas seulement nécessité de connaître ses ressources, c’est aussi la soif de connaître tout simplement. Dans les sciences de la Terre, et de l’Univers en général, nous sommes contraints par les moyens d’observation et de mesures dont nous disposons : ce sont eux qui nous imposent les échelles spatio-temporelles des phénomènes accessibles. Nous adaptons nos concepts à nos moyens d’investigation qui deviennent ainsi nos œillères : ils nous orientent, nous canalisent. Aussi est-il nécessaire pour progresser de développer sans cesse de nouveaux outils qui améliorent notre capacité d’analyse de toutes les échelles de variabilité dans l’espace et dans le temps.

Ceci explique que notre approche de la planète Terre ait été radicalement différente de celle des autres planètes. Liés à la Terre avec un horizon très limité nous l’avons sans cesse compartimentée, découpée au fur et à mesure que nous la découvrions sans y voir un système. Jusqu’à récemment elle n’était pas un objet d’étude par elle-même mais un agrégat d’objets d’étude différents méticuleusement étudiés par des disciplines qui s’ignoraient. Au contraire les autres planètes d’abord vues de l’observatoire spatial que le Vaisseau-Terre constitue pour l’œil de l’Homme ou de ses instruments, ont toujours été considérées comme des entités propres, des systèmes objets de science en eux-mêmes. On a marché sur la Terre et on l’a arpentée avant de la voir alors que l’on a marché sur la Lune ou envoyé des robots sur Mars après des siècles de contemplation à l’œil nu ou d’observations à travers des télescopes depuis la Terre.

L’odyssée de l’espace

La Terre commence pourtant à devenir « planète » pour l’homme avec l’Année Géophysique Internationale de 1957-1958 qui tente d’analyser globalement pour la première fois les interactions entre les enveloppes supérieures de la Terre avec le rayonnement solaire. Coïncidence symbolique, le premier satellite artificiel est lancé en octobre 1957. 

L’ère spatiale de l’observation de la Terre va pouvoir commencer. Observée maintenant comme ses consœurs depuis l’espace, elle peut devenir enfin une planète à part entière au moment où en sens inverse, grâce aux sondes que l’on y envoie sur leur surface ou dans leur proche environnement, les autres planètes commencent à leur tour à être décortiquées, compartimentées, «disciplinarisées». L’empreinte du pied d’Armstrong sur la Lune est peut-être moins importante que cette image de la Terre que l’Homme voit pour la première fois de l’extérieur.

Crédit Nasa Lever de Terre Apollo11

L’enjeu

L’évolution du climat, du fait de l’Homme, s’accélère et nous fait sortir des limites des variations climatiques que la Terre a connues ces huit cents milles dernières années. Nous ne trouvons pas dans le passé d’évolution analogue qui nous permettrait par comparaison de prévoir notre avenir climatique bien incertain comme le montrent les rapports successifs du GIEC (Groupe Intergouvernemental d'Experts sur l'évolution du Climat). La compréhension de l’évolution du climat et de ses conséquences sur l’Homme et son habitat nous contraint d’étudier le «système Terre» en privilégiant les échelles temporelles de la décennie à quelques siècles et la dynamique et le couplage de ses enveloppes supérieures : atmosphère, surfaces continentales, océans, cryosphère, biosphère ainsi que leurs relations avec la source d’énergie qui les anime : le rayonnement solaire. 

Aux sources du savoir : les systèmes d’observation.

La méthode expérimentale est inapplicable ici : on ne peut pas mettre la Terre en laboratoire. On crée alors des laboratoires virtuels : les modèles numériques avec lesquels on simule des scénarios d’évolution possible en jouant sur tel ou tel paramètre. Mais pour construire ces modèles il faut connaître les processus qui interviennent dans la dynamique du système, et comment peut-on les connaître si on ne les a pas au préalable observés, mesurés pour les mettre en équation? Les cent cinquante ans d’histoire de la science météorologique illustrent bien la démarche qui d’observations et mesures en modèles a permis de progressivement réduire l’incertitude des prévisions à un, trois puis sept voire quinze jours. Les modèles eux-mêmes ne peuvent fonctionner que s’ils sont calés sur des mesures et des observations réelles : le virtuel doit être ancré dans le réel. Et ce sont encore les observations qui nous diront ensuite ce que valent les simulations. 

Crédit CNES - Jason-1

La démarche est continuellement interactive entre observations et mesures d’une part, modèles de simulation d’autre part. La nécessité des mesures se situe donc :

1. en amont  : pour améliorer les connaissances des processus, 

2. dans le présent : pour caler les modèles et assimiler les données 

3. et en aval  : pour valider les simulations, évaluer les erreurs et incertitudes résiduelles et développer les applications. 

De même que l’évolution du climat est un processus dynamique continu, le dispositif d’observation et de mesures à mettre en place pour réduire les incertitudes doit être un continuum dans le temps et dans la démarche scientifique  : de l’acquisition des connaissances aux applications . Il y a urgence à garantir la pérennité de la source irremplaçable de nos connaissances : les systèmes d’observation du «  Système Terre  ». Le développement durable suppose un savoir durable et donc des systèmes également durables d’acquisition de connaissances. 

La « Géoscopie » outil de base de la « Géonautique ».

La Terre navigue dans le temps. Même si nous nous limitons aux enveloppes superficielles de la Terre qui constituent notre habitat, les échelles temporelles à prendre en compte sont multiples et vont de la prévision météorologique au quotidien aux évolutions climatiques et à celles de la biosphère sur plusieurs siècles. Nous avons aussi nos niches sur Terre et les échelles spatiales sont également cruciales et vont du local, de l’échelle d’un bassin versant par exemple, au global. Les systèmes d’observation doivent donc prendre en compte cette diversité des échelles et des milieux. Les systèmes spatiaux sont à même d’en assurer la continuité et la cohérence. Ils sont les seuls à pouvoir nous donner des observations sur toute la Terre avec les pouvoirs de résolution spatiale adaptés. Ils peuvent le faire durablement dans le temps. Ils résolvent donc le problème si difficile des échelles spatio-temporelles imbriquées. 

Crédit Mercator

En outre les systèmes spatiaux de localisation et de transmission de données permettent de déployer partout sur la Terre et dans la durée, des systèmes d’observation «  in situ  » donnant par exemple accès à la dimension verticale ou à des échelles spatiales fines que l’observation satellitaire ne permet pas d’atteindre. Les systèmes spatiaux en combinant les réseaux d’observation in situ et les systèmes spatiaux d’observation de localisation et de transmission de données résolvent donc non seulement les problèmes d’échelles, mais ils permettent aussi l’intégration cohérente de tous les systèmes déployés. Nous avons donc les moyens d’ausculter la planète Terre et d’en faire enfin un objet de recherche d’en connaître la dynamique et de simuler de mieux en mieux son évolution. Cette «  géoscopie  » permanente est l’outil indispensable de l’Homme s’il veut devenir un Géonaute responsable.

La «Géoscopie» projet mobilisateur mondial ?

Nous devons la mettre en oeuvre pour réduire les incertitudes qui pèsent sur le devenir de notre habitat. « Après moi le déluge » aurait parait-il dit Louis XV. Ne pas mettre en place les systèmes pérennes d’observation de la Terre revient à faire nôtre cette maxime tant il est certain que, sans eux, les connaissances feront défaut pour améliorer constamment les simulations et les scénarios d’évolution. Ils sont nos meilleurs outils d’anticipation... 
Pourquoi ne pas en faire un projet mondial mobilisateur d’observation de la Terre ?
Le président Kennedy avait lancé le programme Apollo pour mobiliser l’Amérique. Il est passionnant d’explorer l’Univers et de rechercher des traces de l’origine de la vie dans des planètes proches ou lointaines mais cela n’implique que quelques nations développées. N’est-il pas tout aussi stimulant de s’interroger sur l’évolution de la seule planète actuellement connue où la vie s’est développée, la Terre? Surtout qu’il en va du bien-être de l’Humanité à court terme. Pourquoi ne pas mobiliser tous les peuples sur un tel projet qui déboucherait sur un nouveau savoir à l’échelle planétaire ? 

Rêvons un peu, pourquoi ne pas jeter ainsi les bases d’un nouvel humanisme universel en invitant tout un chacun à travers le monde à se poser la question : «Je veux savoir où j’habite ?». S’il est quelque chose que l’on peut labelliser « Patrimoine commun de l’humanité », c’est bien cette Terre, patrimoine limité et inextensible que nous devons gérer dans l’indivision conjointement et solidairement. Il n’y a pas d’autre solution qu’une vision globale de ce monde si étroitement fini. La recherche de la connaissance à défaut d’apporter des certitudes reste le seul moyen d’y accéder, de donner aux hommes une compréhension commune du monde et un langage commun qui transcende les différences culturelles pour l’exprimer.