Un ensemble de données d’aurores diurnes issu de la mission Global‑scale Observations of the Limb and Disk

Lueurs dans le ciel diurne

La plupart des gens s’imaginent les aurores boréales comme des rideaux scintillants traversant une nuit polaire sombre. Mais les aurores ne s’éteignent jamais vraiment — elles brillent aussi du côté éclairé par le soleil, cachées par l’éblouissement diurne. Cette étude présente un nouvel ensemble de données public qui met enfin au jour ces aurores diurnes insaisissables, en utilisant une vue de la Terre comparable à celle d’un satellite météorologique et des techniques modernes de traitement d’images empruntées à la vision par ordinateur et à l’apprentissage profond.

Observer la Terre depuis une fenêtre fixe dans l’espace

Les données proviennent de la mission GOLD de la NASA, un instrument en orbite géostationnaire autour de la Terre depuis 2018. Depuis son perchoir fixe au‑dessus des Amériques et de l’Atlantique, GOLD observe en permanence la même moitié de la planète en ultraviolet lointain, une bande de longueurs d’onde invisible à l’œil nu mais idéale pour suivre les particules énergétiques responsables des aurores. Lorsque des électrons issus de l’espace proche de la Terre percutent des atomes et des molécules en haute altitude au‑dessus des pôles, ils émettent des couleurs ultraviolettes distinctes. GOLD enregistre ces émissions dans trois bandes, fournissant des instantanés répétés de la région aurorale nordique tout au long de la journée sur plus de six ans et demi.

Séparer les aurores faibles du ciel diurne lumineux

Observer les aurores diurnes depuis l’espace est difficile parce que la haute atmosphère brille également sous la lumière solaire, produisant un fond lumineux appelé dayglow. Cet éclat peut facilement noyer les motifs auroraux plus subtils qui intéressent les scientifiques. Les auteurs retournent cet obstacle apparent en avantage en utilisant la vue de GOLD sur l’hémisphère Sud. Pendant une grande partie de la mission, le sud profond dans le champ de vision de GOLD est presque dépourvu d’aurores et dominé uniquement par le dayglow. En associant des images méridionales à des images septentrionales prises dans des conditions saisonnières et d’éclairement similaires, l’équipe entraîne un modèle de réseau neuronal à prédire à quoi devrait ressembler le dayglow, pixel par pixel, pour une géométrie d’observation donnée et un niveau d’activité géomagnétique donné.

Des images brutes aux cartes aurorales nettes

Avec ce modèle entraîné, les chercheurs estiment et soustraient le dayglow de chaque balayage nordique, ne laissant que la lumière supplémentaire due aux aurores. Même alors, des traces de signaux non auroraux subsistent, en particulier près du limbe — le bord apparent — du disque terrestre. Pour affiner le résultat, l’équipe construit une chaîne de traitement d’images classique en plusieurs étapes. Ils accentuent et filtrent les images pour mettre en valeur les structures courbes en forme d’anneau, regroupent les pixels brillants en taches cohérentes à haute latitude et distinguent soigneusement les véritables arcs auroraux des lueurs similaires sur le limbe. Cela produit un jeu initial de « masques » binaires qui indiquent quels pixels contiennent une aurore et lesquels n’en contiennent pas pour chaque bande spectrale.

Apprendre à un réseau neuronal à repérer les aurores

Si cette méthode basée sur des règles fonctionne bien lorsque GOLD balaye fréquemment la Terre, ses hypothèses commencent à échouer après le ralentissement du rythme de la mission en 2022. Pour garantir une cohérence sur toutes les années, les auteurs utilisent leurs masques classiques d’une année de haute qualité comme matériel pédagogique pour un second réseau neuronal. Ce modèle apprend à transformer directement les scans bruts du nord en masques auroraux, sans avoir besoin des astuces intermédiaires de lissage des contours. Testée par rapport à un modèle indépendant et bien établi de l’ovale auroral mondial, l’approche par apprentissage profond surpasse légèrement la méthode classique et se comporte de manière fiable dans une large gamme de conditions de météo spatiale.

Une nouvelle ressource pour les observateurs de la météo spatiale

Le résultat final est une collection organisée de plus de 47 000 observations d’aurores diurnes de 2018 à la mi‑2025, le tout conditionné dans un format prêt à l’emploi pour la recherche scientifique. Pour chaque instantané, les utilisateurs reçoivent les images ultraviolettes brutes en trois couleurs clés, les meilleures estimations du fond de dayglow et une carte nette des zones où les aurores sont présentes, ainsi que des informations détaillées de temps et de position. En supprimant un obstacle majeur du traitement, cet ensemble de données ouvre la voie à des études sur la façon dont la zone aurorale diurne se déplace sous l’effet du vent solaire, au test de modèles couplant l’environnement magnétique de la Terre à sa haute atmosphère et à l’entraînement de futurs systèmes d’apprentissage automatique destinés à prévoir des impacts de la météo spatiale pouvant affecter les réseaux électriques, les liaisons radio et les satellites.

Citation: Holmes, J., England, S.L. A dayside aurora dataset from the Global-scale Observations of the Limb and Disk mission. Sci Data 13, 481 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06884-2

Mots-clés: aurore, météo de l’espace, mission GOLD, imagerie satellitaire, apprentissage profond