2 ASSISTER L'AÉRONAUTIQUE - CENTRE NATIONAL DE ...
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2 - Assister l’aÉRONAUTIQUE
ENJEUX de la météo au climat
Météo-France est
partie prenante
du projet européen
qui va transformer
les transports
aériens à l’horizon
2020.
FOCUS
© Pascal Taburet/Météo-France
Les réseaux
d’instruments
développés pour
l’aéronautique.
Tous les deux mois, ce cahier spécial vous permet de comprendre les enjeux de la recherche sur
la prévision du temps et du climat. Il est réalisé avec le soutien des chercheurs de Météo-France.
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ENJEUX assister l’aéronautique
de la météo au climat
Face à un orage : des observations
radars en 3D et des prévisions à
traj l’échelle kilométrique pour anticiper
ecto son évitement.
ire o
ptim
isée
en l’absence de risques météo :
des données de température, vent,
humidité, pression pour aider le pilote
à suivre les vents portants.
Sur la plate-forme : des mesures spécifiques
afin d’alimenter un modèle haute résolution
(500 mètres) pour prévoir les risques météo
et mieux gérer les files d’attente de décollage
et d’atterrissage.
en vol, prévisions riment
avec sécurité et optimisation
Dans le cadre du projet européen SESAR*, qui va transformer le transport aérien à
l’horizon 2020, Météo-France coordonne le volet relatif au développement de services
météorologiques à l’aviation. Grâce à des observations ciblées et à des prévisions plus
fines, les trajectoires des avions seront optimisées du départ à l’arrivée.
*
sEsAr
(single European sky ATM
research) est un programme
U
ne révolution a commencé dans le
monde de l’aéronautique. Trajectoires
partagées en temps réel par tous les ac-
teurs au sol et en vol, gestion minutée du trafic
dans les aéroports : à partir de 2020, les plans
nécessaire maîtrise de la consommation de carbu-
rant et des émissions de gaz à effet de serre. « Avec
son programme miroir NEXTGEN aux États-
Unis, SESAR vise à renforcer la sécurité, améliorer
les performances et réduire l’impact environnemen-
européen de refonte de de vol seront établis sur mesure pour chaque tal de l’aviation, commente Jean-Louis Brenguier,
la gestion du trafic et des
appareil, et les prévisions météorologiques y se- coordinateur de la R & D pour l’aéronautique à
procédures de la navigation
aérienne, dont l’objectif est ront pour beaucoup. Le programme de déve- Météo-France. Il s’agit d’une modernisation radi-
d’optimiser et de sécuriser loppement, baptisé SESAR, a été entrepris sous cale des concepts opérationnels qui datent de l’origine
les vols tout en réduisant l’égide de la Commission européenne et d’Euro- de l’aviation commerciale, à commencer par la défi-
leur impact environnemental. control (organisation européenne pour la sécu- nition du plan de vol. » Aujourd’hui, les différentes
rité de la navigation aérienne) afin de répondre à phases de vol sont définies avant le décollage et
l’augmentation significative du trafic aérien et à la traitées de manière séquentielle par l’équipage et
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Les Volcanic Ash Advisory Centres
L’un des objectifs
de SESAR est de Lors de l’éruption du volcan Eyjafjöll en 2010,
fournir aux acteurs l’ATR-42 exploité par le Service des avions
du vol des données instrumentés pour la recherche en environnement
météo plus fines (SAFIRE/Météo-France, CNES, CNRS) a été
et plus détaillées reconfiguré pour détecter la présence de particules
pour maîtriser les et estimer leur concentration.
consommations
de carburant et les
émissions de gaz
à effet de serre,
tout en sécurisant
la trajectoire sur
© Pascal Taburet/Météo-France
toutes les phases
de vol et dans
toutes les
conditions
météorologiques.
Cendres sous surveillance
En 1982, un Boeing 747 de la British Airways a fait une chute de 7 000 m après que ses moteurs
ont calé suite à l’infiltration de cendres rejetées par l’éruption du volcan indonésien Galunggung.
Déroutés vers Jakarta, l’avion et ses 248 passagers ont pu sortir du nuage de particules
et atterrir sains et saufs dans la capitale indonésienne. D’autres incidents similaires se sont
produits, et l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI), chargée de la coordination
© Hakim Mamor/Météo-France
et de la régulation du transport aérien international, a mis en place des centres de surveillance
des cendres volcaniques, les VAAC (Volcanic Ash Advisory Centres). Chacun de ces centres
est chargé de déterminer l’étendue et le déplacement des nuages de cendres dans la zone dont
il est responsable. Depuis Toulouse, Météo-France surveille ainsi toute l’Europe continentale,
toute l’Afrique, le Moyen-Orient et l’Asie jusqu’à l’extrême ouest de la Chine. Le centre dispose
de données satellite et utilise des modèles numériques de transport de particules pour simuler
la dispersion du panache de cendres.
*
ZONE DE
CONVECTION
En météorologie, zone
les centres de contrôle au sol. Avec SESAR, l’idée
est d’attribuer à chaque avion une trajectoire en
quatre dimensions (les trois dimensions spatiales
auxquelles s’ajoute le temps), évolutive depuis la
planification en amont du vol jusqu’à l’arrivée à
Mieux surveiller les nuages. L’enjeu
est de taille. De récentes études ont montré
que les conditions météorologiques ont contri-
bué, au moins partiellement, à plus du tiers des
incidents et accidents. Que se passe-t-il, par
de l’atmosphère dans destination. « Grâce à un réseau intranet sécurisé, elle exemple, lorsqu’un avion rencontre une zone
laquelle l’air est animé sera partagée simultanément par tous les acteurs du de convection* comme un nuage d’orage ? Dans
par des mouvements vol. » ajoute Jean-Louis Brenguier. ces structures verticales complexes, il est sou-
verticaux. Et du décollage à l’atterrissage, pour optimiser mis à des turbulences importantes qui le dés-
Les zones de convection
sont génératrices
cette trajectoire, les besoins en données météo tabilisent et à des précipitations susceptibles de
d’instabilité et peuvent sont omniprésents. Actuellement, pour la phase givrer sur les structures, avec à la clé des risques
produire des orages. « en route », les centres mondiaux de prévision de de réduction de la portance et de la manœuvra-
zone de l’Organisation de l’aviation civile inter- bilité ou d’extinction des moteurs. La consigne
nationale (OACI), situés aux États-Unis et au est donc d’éviter ces phénomènes dangereux.
Royaume-Uni, fournissent des cartes météo Mais selon l’étendue du système nuageux, le
vingt-quatre heures à l’avance. Des messages dé- détour peut représenter de quelques dizaines
crivant les conditions sur les aéroports sont éga- à des centaines de kilomètres.
lement émis toutes les six heures. Et lorsqu’un Pour repérer ces zones, les pilotes comptent
phénomène dangereux est prévu sur une zone aujourd’hui sur les informations qu’ils ont
donnée, un message d’alerte est transmis aux aé- eues avant le décollage et sur leur radar de
roports et par phonie aux pilotes. « Aujourd’hui, la bord. Le champ de vision de ces instruments
météo aéronautique est pour l’essentiel utilisée au sol reste toutefois limité. Ils sont notamment
pour la préparation des vols, résume Patrick Josse, incapables de détecter une zone potentielle-
chef de l’équipe aéronautique à la Direction de ment dangereuse si elle est masquée par un
la prévision de Météo-France. Avec SESAR, les premier plan nuageux. Que faire, alors, pour
pilotes et les contrôleurs partageront pendant le vol aider les pilotes ? « À très court terme, l’objectif
les informations météo les plus récentes. » est de leur fournir sur l’Europe une infor-
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« Nous cherchons à développer
des produits sans couture. »
© Patrick Pichard/Météo-France
Comment se construit le ciel unique
de la météo au climat
européen ?
Aujourd’hui, les services météo nationaux Un modèle à 500 m de résolution. Un
sont responsables de leur territoire. Chacun autre phénomène est étudié de près par Météo-
trOis QUestiONs a développé ses propres infrastructures France : les « wake vortex », ces longs sillages
À JeAN-lOUis d’observation et de prévision dans cette créés par les avions et qui évoluent comme une
BreNGUier perspective. Ainsi, quand les vols vont d’un vague déferlante. À cause d’eux, il faut espacer les
ingénieur général pays à un autre, les services ne sont pas
appareils, notamment au décollage et à l’atterris-
des Ponts, eaux et Forêts, parfaitement harmonisés. Dans le cadre
chargé de la mission r & D de sEsAr mais aussi des FAB (Functional sage : la capacité des aéroports s’en trouve réduite.
pour l’aéronautique à Airspace Block), qui seront mis en place d’ici Connaître leur durée de vie et leur déplacement est
Météo-France. fin 2012, nous développons des produits indispensable pour calculer la distance optimale
« sans coutures », où les frontières n’existent entre les avions. Pour ce travail, Météo-France
• Doctorat d’université
Clermont-Ferrand en 1978
pas et où les seuils qui définissent la sévérité s’est associé à THALES et a lancé une campagne
d’un phénomène sont partout identiques. d’expérimentation sur l’aéroport Paris-Charles
Doctorat d’État
Clermont-Ferrand en 1991 de Gaulle. Le but : tester et valider différents sys-
Comment les services météo
• Précédemment mettent-ils en commun leurs compétences tèmes de détection des wake vortex et développer
responsable du Groupe de dans le cadre de sesAr ? des outils de prévision à très courte échéance des
recherche expérimentale Pour les services météo anglais, allemand conditions qui favorisent leur formation.
et instrumentale (GMEI) du et français, qui ont développé de grandes « Les aéroports doivent pouvoir accueillir tout le
Centre de recherche
de Météo-France (CNrM,
infrastructures d’observation et de prévision, trafic à venir en s’adaptant à sa variabilité. C’est
il s’agit d’harmoniser les produits météo un point clé du développement de la trajectoire 4D,
Météo-France/CNrs) au service de l’aviation et de définir
• Coordinateur du réseau souligne Patrick Josse. Si une baisse de capacité
les standards qui s’appliqueront à terme
européen des avions au territoire européen. Les Finlandais et est prévue, il faut ralentir les vols en amont tout
de recherche pour les suédois apportent au consortium leur en veillant à ce qu’ils consomment le moins de car-
l’environnement (EUFAr expertise unique sur la prévision de l’impact burant possible. » Le cas se présente lorsque des
European Facility des conditions hivernales sur les plates- orages, du brouillard ou des conditions hiver-
for Airborne research)
• Coordinateur du
formes aéroportuaires. Quant aux Norvégiens, nales, comme la neige ou le verglas, perturbent le
ils contribuent à l’expression des besoins de trafic. Afin d’y remédier, Météo-France va faire
projet sEsAr 11.2.2 pour l’aéronautique en termes de services météo. Economies de carburant.
le développement de un bond dans la résolution des modèles de pré-
services météorologiques Qui coordonne vos recherches ?
vision au-dessus des aéroports : avec le modèle
à l’aviation. C’est le rôle principal d’Eumetnet, le réseau Arome 500, elle passera de 2,5 km à 500 m. Pour
qui regroupe 29 services météorologiques les contrôleurs aériens, anticiper les réductions
européens. Ensemble, nous allons offrir de capacité deviendra plus simple.
à l’aviation un interlocuteur unique pour
la fourniture de ces services. Économies de carburant. Et quand il
fait beau et que tout va bien ? Là encore, la plus
grande finesse des prévisions sera appréciée pour
des raisons économiques et environnementales.
33 000 mation 3D et à l’échelle kilométrique sur les
structures convectives grâce au réseau de radars
météorologiques au sol. Et pour les zones tro-
Car la connaissance précise des vitesses de vent
à l’échelle kilométrique donnera les moyens aux
compagnies de choisir les trajectoires les moins
vols, pour les jours picales ou océaniques, des observations satellite consommatrices en carburant et de réduire
les plus chargés, de l’étendue et de l’altitude des nuages d’orage, l’incertitude sur la durée du vol. Ainsi sur un vol
font de l’espace rafraîchies tous les quarts d’heure, annonce Jean- transatlantique, où la différence de temps de vol
Louis Brenguier. À partir de ces informations, entre deux trajectoires distinctes peut être d’une
aérien européen les pilotes pourront recalculer, avec l’aide des heure et demie, des tonnes de carburant seront
l’un des plus denses centres de contrôle au sol, la trajectoire conju- économisées. Et ne seront donc plus transportées
au monde. guant le mieux performance et sécurité. » inutilement d’un côté à l’autre de l’océan. •
1 km c’est la résolution standardisée
qu’atteindront prochainement les modèles
à retenir
• À l’horizon 2020, les trajectoires des vols seront
déterminées en temps réel grâce à un échange plus
fréquent de données, notamment météo.
de prévision régionaux pour simuler
explicitement les orages. 200 radars • Météo-France apporte son expertise sur
les observations et la prévision des orages afin
installés en Europe recueillent aujourd’hui d’optimiser et de sécuriser le trafic aérien.
les observations qui alimenteront ces • Un meilleur calcul des trajectoires réduit l’impact
modèles. sur l’environnement.
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focus assister l’aéronautique
© Pascal Taburet/Météo-France
Un des lidars expérimentaux installés à l’aéroport de Nice en 2009.
Des instruments
*
Lidar
(LIght Detection and
Ranging) Appareil de
télédétection qui émet des
de plus en plus précis ondes laser et enregistre
le signal retour de ces
impulsions.
«
S
ur les cinq ans à venir, nous rieur des aéroports pour avoir une phénomène à une distance obtenues par les différents
nous sommes fixé pour meilleure perception des phéno- suffisamment grande, les opéra- instruments sont ensuite
objectif d’améliorer les mènes et une meilleure anticipa- teurs de plate-forme pourront assimilées dans les modèles
systèmes d’observation sur les tion de leur arrivée. » Ces anticiper les conditions du trafic de prévision dont les mailles
aéroports où les enjeux météorolo- dernières années, l’accent a été trente minutes à l’avance. » deviennent de plus en plus
giques sont les plus importants. surtout mis sur la télédétection. Lorsque les conditions météo fines : avec Arome 500,
Nous travaillons beaucoup sur la Sur l’aéroport de Nice, où les sont dégradées, Météo-France la résolution descendra
visibilité, l’état du sol et le vent. » changements de vent peuvent utilise sa mosaïque de radars, au-dessous du kilomètre !
Dominique Davrinche est être brutaux en raison du relief dont les ondes radio sont Dans le domaine de l’observa-
directeur adjoint de la Direc- – on parle de phénomène réfléchies par des précipita- tion depuis l’espace, enfin, des
tion des systèmes d’observation de cisaillement –, des lidars* tions solides ou liquides. progrès sont aussi annoncés.
(DSO) de Météo-France, qui Doppler ont été installés en « À moyen terme, leurs données La troisième génération de
gère tous les réseaux fournis- 2009 et 2011 pour évaluer leur seront valorisées dans ASPOC, Météosat devrait ainsi offrir
sant des données pour la capacité à détecter le cisaille- l’outil de visualisation et de suivi une vision plus précise de la
surveillance des phénomènes ment par temps clair. « Les des zones orageuses convectives en structure de l’atmosphère,
et leur prévision. Pour l’aéro- mesures obtenues visent à éviter métropole développé par Météo- ce qui permettra d’améliorer
nautique, de nouveaux des situations extrêmes : en 2009, France, commente Dominique les prévisions.•
systèmes ont été développés : un avion a attendu une heure et Davrinche. Les radars
« À Paris-Charles de Gaulle demie avant de pouvoir se poser permettront une vision 3D
• Comité éditorial :
et Lyon-Saint Exupéry, en plus à cause des phénomènes de de la structure des précipitations Directions de la Recherche et de la
des capteurs de vent, de visibilité, cisaillement autour de l’aéroport, et en particulier une mesure Communication de Météo-France
d’état du sol et de neige, nous explique Dominique des cisaillements de vent. C’est • Rédaction : Myriam Détruy
• Conception graphique
avons déployé de nouvelles Davrinche. Si les systèmes une information que les pilotes et réalisation : A noir,
stations d’observation à l’exté- d’observation détectent le demandent. » Les données
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