Nouveautés et prospective pour le réseau d'altitude : les données avion Mode-S et la télédétection - DSO/DOA/DA Bruno Piguet Toulouse, 20 mai 2022 ...
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Journée de l’Observation Nouveautés et prospective pour le réseau d’altitude : les données avion Mode-S et la télédétection DSO/DOA/DA Bruno Piguet Toulouse, 20 mai 2022 Journée de l'observation
1. Les données Mode-S 20 mai 2022 Journée de l'observation 2/19
Mode-S : une donnée de navigation Mode-S EHS : technologie de communication des radars de surveillance secondaire de navigation aérienne. Le Mode-S permet de récupérer des informations depuis les transpondeurs des avions. 20 mai 2022 Journée de l'observation 3/19
Usage météorologique du Mode-S Certaines des données Mode-S (« BDS ») permettent : – de calculer le vent (à partir de cap, vitesses) – d’estimer la température (inversion des calculs des vitesses/air) BDS 5.0 BDS 5.0 BDS 6.0 (cap magnétique) Terme avec correction indispensable Il existe un registre météo (BDS 4.4, dit « MRAR »), mais il est peu implémenté dans les transpondeurs, et peu interrogé. 20 mai 2022 Journée de l'observation 4/19
Quelques caractéristiques de la collecte des données Opportunités Difficultés ● Haute cadence (5s), ● Dépendance à une interrogation par radar ● « gratuites » ● Risque de saturation de la fréquence utilisée (Centre-Europe, N-E France) Deux circuits de collecte des données : Radar Récepteur « ADS-B » ● Positionnement (ρ, θ) et données ● Positionnement (ADS-B) et données synchrones asynchrones ● Matériel professionnel et supervisé ● Matériel à déployer et superviser ● Ne fournit que les réponses à ses ● Écoute toutes les réponses interrogations 20 mai 2022 Journée de l’Observation 5/19
Un traitement est indispensable Vent : nécessité d’une correction du cap. Plusieurs méthodes : ■ Statistique de cap à l’atterrissage ■ Statistique d’écart à un modèle ■ « Divination » de la table MAGVAR utilisée à bord ■ Minimisation d’un écart lors de la phase d’assimilation de données d’un modèle (« VarBC ») : s’affranchit d’apprentissage préalable, mais de portée locale. Température ■ Inversion de calculs de TAS et Mach, problème de troncature des valeurs transmises ■ Agrégation de mesures (« Super-Ob-ing ») 20 mai 2022 Journée de l’Observation 6/19
Le point en 2022 Objectif : alimenter la prévision numérique Moyens : ■ Concentration de données FR ■ Traitement homogène sur l’Europe via EUMETNET Statut actuel : ■ Radars DSNA : liaisons opérationnelles depuis 09/2021, protocole signé. Récepteurs : fonctionnels depuis 2017, à opérationnaliser, ■ Prototypes et maquettes fonctionnels sur la plupart des fonctions, ■ Opérationnalisation des filières de traitement 20 mai 2022 Journée de l’Observation 7/19
Mode-S : perspectives d’usage ■ Via EUMETNET/EMADDC : des nouveaux produits (profils) ■ Des données fréquentes sur aéroport, des possibilités de produit : ■ En mode « recherche » : détections d’ondes, complément pour traînées de condensation, et aussi l’ADS-B (dérivée 3eme de la vitesse verticale et turbulence...), ... 20 mai 2022 Journée de l’Observation 8/19
2. La télédétection 20 mai 2022 Journée de l'observation 9/19
2.1 Télédétection optique Le photomètre solaire 20 mai 2022 Journée de l'observation 10/19
Que mesure un photomètre ? L’absorption du flux solaire (voire lunaire) lors de sa traversée de l’atmosphère Dans plusieurs couleurs, en « visible élargi » : 9 bandes de 340 à 1640 nm (340, 380, 440, 500, 675, 870, 937, 1020, 1640) → épaisseur optique 20 mai 2022 Journée de l'observation 11/19
Les photomètres DOA Pourquoi ? – Une mesure complémentaire des lidars rétrodiffusion : le signal lidar est influencé par (diffusion, extinction), et l’épaisseur optique contraint l’intégrale de l’extinction → meilleure précision de la quantité d’aérosols 21 janvier 2017 Bleu : algo. « AOD enclosure » Violet : algo. industriel Où ? – Toulouse, Momuy, Brest, Aleria (prévu été 2022) Disponibilité du produit ? – Sur le site Aeronet (NASA) : https://aeronet.gsfc.nasa.gov/ 20 mai 2022 Journée de l'observation 12/19 –
Les photomètres ont aussi un canal à 940 nm 940 nm : une bande de la vapeur d’eau →Correction d’autres canaux →Mesure d’eau intégrée Mesure indépendante du GNSS et du RS → inter-comparaisons et contrôles → complément au site de référence climatique (réseau GRUAN) à Faa’a 20 mai 2022 Journée de l’Observation 13/19
2.2 Télédétection µ-onde 20 mai 2022 Journée de l’Observation 14/19
Principe et données Une émissivité variable Des différences de Un profil de T et Hu sensibilité en altitude 20 mai 2022 Journée de l'observation 15/19
Une technologie mature Des instruments existant : ■ Sur satellite : AMSU-A (T, 23-90GHz), AMSU-B puis MHS (Hu, 89-190 GHz ), Futur MWS (23- 220 GHz) ■ Au sol : (bandes K et V) : RPG, Radiometrics, Attex / IFU Des instrument déployés : ■ New York State Mesonet : 17 instruments ■ ~30 instruments en Europe L’expérience du CNRM : ■ Un instrument depuis 8 ans ■ Un savoir faire en inversion de mesure et restitution de profils (« 1D-Var ») 20 mai 2022 Journée de l’Observation 16/19
L’usage opérationnel s’approche Des apports plusieurs fois montrés : ■ Sur satellite ■ Dans des études avec AROME 1D : campagnes Bure, PASSY (CL stable), Landes (Brouillard). ■ Des outils d’assimilation existants, support à des innovations (entropie humide) Des travaux européens vers l’opérationnalisation ■ Système de monitoring ■ E-Profile, réseau pilote échéance 2023 : standardisation de formats, centralisation de traitement 20 mai 2022 Journée de l’Observation 17/19
Actions 2022 Acquisition d’un exemplaire ███████████ Acquisition de savoir-faire █████░░░░░░ ■ Déploiement pour Paname2022, site de CDG → sept 2022 █████░░░░░░ Insertion dans le pré-réseau E-Profile ■ Site fixe, au cours du T4 2022 Retour d’expérience, réflexion sur une doctrine d’usage █░░░░░░░░░░ ■ Coût de MCO (budgétaire, RH locales et centrales) ? ■ Villes, aéroport à enjeu, zones sensibles, vallées ? ■ Seul ou en synergie avec un autre instrument (radar nuage, lidar H2O, profileur vent) ? 20 mai 2022 Journée de l’Observation 18/19
Journée de l’Observation Place aux questions, commentaires, discussion Journée de l'observation
Crédits photos et images Diapo Auteur Diapo Auteur 3 www.aerogligli.fr, CTAERO 14 Céline Laplace, Jean-Marc Lefevre RPG 4 KNMI 15 Syndicat Départemental d’Énergie 35 7 DSNA EUMETSAT, Ju-Hye Kim, Jeon-Ho Kang et Sihye 8 Olivier Henry Lee AustroControl NYS Mesonet 10 Cimel 16 E-Profile 11 Armel Oumbe, Cimel 17 CEPMMT Pauline Martinet 12 Sylvain Aubert 22 Secrétariat OMM DESR/CNRM/GMAP 13 Patricia Varvoux 23 Météo-France Guillaume Gamelin EUMETNET 20 mai 2022 Journée de l'observation 20/19
Si besoin de complément... 20 mai 2022 Journée de l'observation 21/19
Des modèles ARPEGE 109 variables d’état Un système d’observation 5 x 106 observations / 6h 90 % satellite Temps de calcul : 40 min (fenêtre d’assimilation 6h) AROME 1,4 x 109 variables d’état 2 x 105 observations / 6h Jusqu’à 75 % radar, 10 % satellite Temps de calcul : 7 min (fenêtre d’assimilation 1h) 20 mai 2022 Journée de l'observation 22/19
Un problème d’échelle ~250 km ~500 km ~15 km Convection orageuse, effets urbains : Mésoéchelle- 2 km < l < 20 km (Orlanski, 1975) 20 mai 2022 Journée de l'observation 23/19
Illustration : données du réseau de récepteurs Graphiques par A. Doerenbecher et V. Pourret, DESR/CNRM/GMAP 20 mai 2022 Journée de l’Observation 24/19
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