Renouvellement du plan d'actions du CMS et réflexions stratégiques sur ses activités 2018 2022/2027 - C Grégoire
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Renouvellement du plan d’actions du CMS et
réflexions stratégiques sur ses activités
2018 – 2022/2027
C Grégoire
Version initiale remise le 27/02/2018, complétée mars 2018
Version actuelle : 6 juin 2018
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Sommaire
Remerciements
Conseil de lecture
1 Introduction et lettre de mission p5
2 Présentation du CMS : organisation et missions p5
2.1 Organisation générale
2.2 Les missions prioritaires
3 État des lieux : de la réception à la fourniture de produits p6
3.1 Système d’acquisition au CMS, à Toulouse et en OM
3.2 Le système de production et son optimisation
3.3 Architecture de transmission/diffusion et importance d’une réception locale
3.4 La production d’imageries
3.5 Contribution du CMS à la PNT
3.5.1 Le CMS participe au réseau EARS, DBNet, centres internationaux
3.5.2 Ce que le CMS apporte à la PNT
3.5.3 Apport via la contribution aux SAF d’Eumetsat
3.5.4 Mise à disposition de produits spécifiques
3.6 Contribution des données satellitaires à la Prévision Immédiate
3.7 Contribution des données satellitaires aux produits de fusion
3.8 Les autres utilisations et les utilisateurs des données satellitaires
3.8.1 Les services météorologiques
3.8.2 Les forces armées
3.8.3 La communauté scientifique
3.8.4 Les partenariats régionaux
3.8.5 Les relais institutionnels et médiatiques de l’établissement
3.8.6 Les domaines applicatifs en développement
3.8.7 Les PME, scolaire, université et grand public
3.8.8 Les opérateurs et exploitants satellitaires partenaires (Eumetsat, CE, CLS, NOAA/NESDIS)
3.9 Organisation des secours
4 Observation satellitaire et environnement prévisible p 22
4.1 Les satellites géostationnaires : de meilleures performances, de nouveaux instruments
4.1.1 Le contexte européen
4.1.2 Les plateformes
4.1.3 Les capteurs
4.2 Les satellites en orbite polaire : des instruments plus performants ou innovants en soutien à la
prévision numérique
4.2.1 Le contexte européen
4.2.2 Les missions et instruments
4.2.3 L'apport de MetOp-SG
4.3 L'exploitation des données
4.3.1 Le renforcement des moyens d'acquisition et diffusion
4.3.2 Une nouvelle chaîne de traitement
4.3.3 La contribution aux SAF dans le cadre de la CDOP-3 (2017-2022)
5 La recherche et le développement au service des opérations p 30
5.1 Positionnement scientifique de la division R&D du CMS et relations avec la recherche au CNRM et hors
Météo-France
5.1.1 Le SAF Océan et Glaces de Mer (SAF OSI) et Copernicus Marine Environnement Monitoring
Services (CMEMS)
5.1.2 Collaboration CMS-CEN
5.1.3 Collaboration CMS-CMM
5.2 Positionnement la division R&D du CMS et relations avec la recherche au CNRM : stratégie et
perspective
6 Revue critique de l’organisation du CMS et contexte budgétaire p 36
6.1 Carte d’identité du CMS : une population qualifiée vieillissante
6.2 Evolution du TROED et répartition des effectifs > 2022 > 2027
2
6.3 Effectifs dédiés à des activités spécifiques (SAF, …)
6.4 Contexte budgétaire
7 Scénarii d’évolution des activités du CMS p 40
7.1 Calendrier et jalons de travail
7.2 Méthodologie
7.3 Les lignes de forces
7.4 Des actions à composer en scenarii
7.5 Un pilote supplémentaire : regards extérieurs
7.6 13 propositions d’actions
8 Proposition de plans d’actions p 63
8.1 Plan d’actions lié à la réflexion prospective
8.2 Plan d’actions synoptique général des actions « métiers » 2018-2022
8.3 Calendrier et jalons, grands principes
9 En guise de conclusion p 66
9.1 Quelques grands principes
9.2 Champs des possibles
10 Bibliographie p 69
11 Compléments d’information (mars 2018) p69
11.1 Expression des besoins adressés au CMS et formalisation des commandes (CMS/D)
11.2 Le CMS et le tissu économique breton
11.3 Localisation géographique de la division R&D du CMS : la place de la division R&D vs le reste du CMS
(CNRM/D)
Remerciements
Le travail collecté dans ce rapport est le fruit de multiples contributions.
Que tous les contributeurs directs ou indirects soient remerciés.
Conseils de lecture
Ce document est composé de différents paragraphes pouvant être lus ou non
Introduction
Paragraphe 1 : Introduction, rappel de la lettre de mission
État des lieux
Paragraphe 2 : organisation globale du CMS
Paragraphe 3 : état des lieux (janvier 2018) de la réception/production/traitement/liaison
Paragraphe 5 : la recherche et le développement au CMS (en lien avec la note produite par
R&D « note pour le rattachement au CNRM de l’équipe R&D de DIROP/CMS »).
Environnement prévisible (reprise SDO) et propositions futures
Paragraphe 4 : le futur de l’observation satellitaire
Paragraphe 6 : revue critique de l’organisation du CMS et contexte budgétaire
Paragraphe 7 : scenarii d’évolution
Paragraphe 8 : proposition de plan d’actions, calendrier et jalons
Conclusion
Paragraphe 9 : en guise de conclusion
Paragraphe 11 : compléments d’information (mars 2018)
3
4
1 Introduction et lettre de mission
Le CMS a pour mission d’acquérir les données satellitaires et d’élaborer les produits conformes aux
besoins des utilisateurs en liens avec les activités vitales de Météo-France: la prévision générale et la
prévision numérique. Le CMS contribue au processus OBSERVER de Météo-France, CMS/D est le RPO
pour la composante satellite.
L’importance des observations satellitaires dans les activités de Météo-France ne cesse de croître
(données MSG pour la métropole, veille cyclonique et besoins vitaux pour la DIRAG, secours et
compléments de production pour l’OM,…). De plus, l’arrivée des nouveaux programmes satellitaires
(GOES-R, MTG, MetOp-SG …) et l‘utilisation pour la prévision numérique et immédiate augmentent
les enjeux couverts par le CMS. Des évolutions dans les systèmes d’acquisition et de production
peuvent conduire à réinterroger la justification basée sur l’unicité du centre de production. En
revanche, la fourniture de nouvelles productions finalisées consolide la notion de nécessité de
continuité et de sécurité de service notamment pour :
- l’acquisition en temps réel des observations reçues à Lannion en
A noter que la production
visibilité directe des satellites en orbite polaire ; satellitaire utilisée par la DIRAG
- l’alimentation des modèles de prévision numérique de Météo- repose entièrement sur la
France en produits spécifiques extraits par traitement local soit production du CMS.
des données issues des systèmes locaux de réception soit des La DIROI, la DIRNC et la DIRPF
disposent de leur propre
informations produits et diffusées par Eumetsat via EUMETCast ;
système local de production et
- l’alimentation des postes de travail des prévisionnistes en le CMS intervient en secours et
produits d’imagerie à forte valeur ajoutée, notamment pour en complément
l’outre-mer.
La lettre de mission DG/CG-2017/1318 adressée le 25 septembre 2017 à DIROP/CMS/D a pour
objectifs de produire :
1 : un état des lieux du contexte actuel et à venir, d’une part et des productions du CMS au sens
large, d’autre part
2 : une revue critique de l’organisation actuelle du CMS et des opportunités qu’une évolution de
cette organisation pourrait représenter
3 : plusieurs scenarii d’évolution des activités du CMS
Ce document fait un état des lieux de l’organisation et de l’activité du CMS au sein de Météo-France
et en lien avec ses partenaires. L’environnement et les évolutions prévisibles à l’horizon des futurs
programmes satellitaires est rappelé : aspects techniques et opérationnels (document de référence
Schéma Directeur de l’Observation horizon2025) et données des ressources humaines. Basés sur ces
constats et sur les opportunités d’évolution, plusieurs scenarii des activités du CMS sont exposés et
accompagnées d’un plan d’action proposant également des jalons.
2 Présentation du CMS : organisation et missions
2.1 Organisation générale
Le CMS est un centre de production opérationnelle. Depuis 1963, le centre reçoit, relaie, produit et
valorise des données satellitaires. Les données sources traitées sont des données satellitaires
acquises par différents moyens puis traitées en temps réel et transmises vers Toulouse, Eumetsat ou
d’autres utilisateurs spécifiques (IFREMER, CLS, …).
Aujourd’hui, le centre reçoit via 14 antennes actives (secours compris) 8 satellites géostationnaires et
6 satellites défilants.
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De concert, les 64 agents du CMS répartis en cinq divisions assurent le développement et la
maintenance de 26 chaînes pour une production journalière de plus de 600 produits.
Le CMS est situé à Lannion sur un terrain de 12 ha, quatre principaux bâtiments accueillent le
personnel : bâtiment A (Direction, administration, valorisation des données satellitaires, logiciels),
bâtiment B (production, TTI, radio-électricité, antennes), bâtiment M (recherche et développement)
et bâtiment F (logistique). Le bâtiment C est désaffecté.
2.2 Les missions prioritaires
Les missions prioritaires sont des missions opérationnelles intervenant dans la veille météorologique
en Métropole ou Outremer, ou bien définies dans le cadre d’accords internationaux (EUMETSAT,
SAFO&SI, NESDIS). En décembre 2017, cette liste comprenait les missions prioritaires suivantes (par
ordre de priorité d’intervention du pupitreur), qui peuvent être réparties en 2 catégories : celles
contribuant à la Sécurité des Biens et des Personnes et celles satisfaisant des accords internationaux.
a) Missions prioritaires contribuant à la Sécurité des biens et des personnes
- Mission de production de l’imagerie MSG régionale (MSG en 0°) pour missions de surveillance
- Mission de diffusion vers Météopole (Toulouse) des produits prioritaires issus de la chaîne
régionale d’imagerie MSG (msg) et GOES-16 pour DirOP (Destinataire TRANSMETpriority sur
les chaînes de traitement).
- Mission de production de l’imagerie GOES-E pour la DIRAG
- Mission de production de l’imagerie IODC pour DIROI des produits issus de METEOSAT-08, en
cas d’alerte cyclonique à la DIROI ou quand le CMS reçoit l’information qu’il est activé en
tant que secours du CMRS de la DIROI.
- Mission de production de l’imagerie Himawari pour la DIRNC des produits issus de Himawari, en
cas d’alerte cyclonique à la DIRNC ou quand le CMS reçoit l’information qu’il est activé en
tant que secours de la DIRNC.
- Mission de production de l’imagerie GOES-W pour la DIRPF des produits issus de GOES-W, en
cas d’alerte cyclonique à la DIRPF ou quand le CMS reçoit l’information qu’il est activé en
tant que secours de la DIRPF.
- Mission RDT (tous géostationnaires sauf rapid scan)
- Mission d’acquisition et de production d’imageries et de données de sondeurs pour les
défilants à mentionner également
b) Missions prioritaires satisfaisant des accords internationaux
- Mission FSDS1 pour EUMETSAT (Relais du satellite GOES-W)
- Mission SAFO&SI (si totalement interrompue pour GEO et défilants)
- Mission de relais EARS pour EUMETSAT : transmission des données METOP, NOAA et S-NPP.
3 État des lieux : de la réception à la fourniture de produits
Le Centre de Météorologie Spatiale traite les données de 8 satellites géostationnaires et 6 satellites
défilants. Pour chacun, cette prise en compte passe de manière simplifiée par 3 grandes étapes :
l’acquisition des données, leur traitement (ie. la production à proprement parler) et la diffusion des
produits.
1 Le service FSDS (Foreign Satellites Data Service) assuré par Météo-France pour le compte
d'Eumetsat et qui consiste à relayer les données des satellites géostationnaires non européens sera
maintenu tant que la NOAA exploitera les satellites GOES d'ancienne génération, soit jusqu'en 2019
environ. Ce service permet actuellement la diffusion des données GOES sur EUMETCast. Il peut être
poursuivi au regard de la réception direction de GOES16 à Lannion et au regard des perturbations
fréquentes actuelles sur le PDA (serveur) de la NOAA.
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3.1 Système d’acquisition au CMS, à Toulouse et en OM
L’acquisition des données satellitaires au CMS se fait par différents moyens :
- réception directe par antennes (géostationnaire GOES16 situé au-dessus du golfe du
Mexique, réception locale des défilants : NOAA18, NOAA19, METOP-A et B, S-NPP, FY-3C),
- réception via un satellite de télécommunication alimenté par Eumetsat (système EUMETCast
comprenant également une station d’acquisition à Toulouse utilisée pour une partie des
données à usage des modèles numériques et pour une production secours MSG en cas de
défaillance du site de Lannion (cf Secours),
- liaison spécialisée (GOES-W),
- réception internet (Himawari).
La réception s’effectue via les équipements suivants :
- des systèmes spécialisés de réception de signaux radioélectriques émis par certains
satellites : six systèmes de réception directe de satellites à orbite polaire, deux systèmes de
réception directe de satellites géostationnaires.
- trois systèmes de réception des programmes de diffusion DVB d’Eumetsat (EUMETCast),
utilisé en « Bande Ku » en Europe.
- un système de réception des programmes de diffusion DVB d’Eumetsat (EUMETCast), utilisé
en « Bande C ».
- des liaisons de télécommunication composant son réseau étendu :
- deux liens MPLS (2 X 30 Mb/s) avec la météopole pour la transmission des données vers
les centres opérationnels de la France métropolitaine, de la DIRAG et vers les centres
opérationnels de la DIROI, de la DIRPF et de la DIRNC si leur système local de production
est défaillant.
- un lien MPLS avec la NESDIS pour l’acquisition des données de GOES-W
- deux liens MPLS avec Eumetsat pour les missions FSDS et EARS.
- un accès à haut débit au réseau recherche Renater pour des liaisons vers les pôles
thématiques du CNES, l’INSU, IFREMER et la communauté scientifique (AERIS
notamment).
- des liaisons de type internet vers les serveurs de plusieurs agences chargées des
satellites météorologiques (JMA, NOAA/NESDIS, EUMETSAT)
- un réseau local s’appuyant sur un cœur de réseau et un réseau inter-bâtiments sur fibre-
optique.
La configuration technique du CMS est relativement complexe parce qu’elle a évolué au fil des
années en s’adaptant aux évolutions techniques, tout en s’efforçant de « couvrir » le maximum de
sources satellitaires. Des actions de rationalisation ont débuté en 2018 : jouvence cœur de réseau,
mise en place du cluster et se poursuivront par le parc d’antennes.
Le site de Toulouse compte les équipements suivants :
− Un système de réception des programmes de diffusion DVB d’Eumetsat (EUMETCast), utilisé en
« Bande Ku » en Europe.
− Un support de bases de données d’imagerie et de données numériques.
Les sites des DIROI, DIRNC et DIRPF comptent les équipements suivants :
− un système de réception des programmes de diffusion DVB d’Eumetsat (EUMETCast), utilisé en
« Bande C » à la DIROI,
− un système de réception des programmes de diffusion DVB de la JMA (HIMAWARICast) utilisé à la
DIRNC,
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− des systèmes spécialisés de réception de signaux radioélectriques émis par le
satellite géostationnaire GOES-W (DIRPF) , les satellites défilants NOAA, METOP et S-NPP (DIROI,
DIRPF, DIRAG/Guyane)
− des liaisons de télécommunication à moyen débit (non spécifiques) pour des liaisons de secours avec
le CMS.
L’ensemble des équipements de réception et d’acquisition radio-électriques, ainsi que de traitements
en métropole et outremer sont, en termes de définition, d’installation et de maintenance sous la
responsabilité des équipes du CMS.
3.2 Le système de production et son optimisation
Le système de production basé au CMS
(Figure 1) est composé de serveurs
hébergeant des chaînes de traitement, un Traitement et production
système de stockage et d’archivage, un Après un éventuel pré-traitement, les données sont
système de sauvegarde, des stations de transmises aux chaînes de traitement
traitement d’image et de visualisation. correspondantes, au nombre de 30 environ,
Le CMS est doté d'un système de certaines redondantes pour assurer un
production satellitaire basé sur un fonctionnement en haute disponibilité. La majorité
séquenceur développé en interne en 1995 : tourne sous le séquenceur de tâches Archipel,
ArchiPEL dont la version actuelle V2 pour la développé au CMS. S’y ajoutent des chaînes de
plupart des chaînes est opérationnelle production nuageuse (classifications nuageuses,
depuis 1998. Le système a fait ses preuves masques nuageux, RDT , etc...) et des chaînes dites
« Copernicus », parce que fournissant une
en matière de fiabilité et de robustesse.
production (SST) à destination de Copernicus. Ces
Mais il commence à montrer ses limites chaînes de traitement mobilisent une vingtaine de
avec la multiplication des chaînes de serveurs travaillant en standalone. Une nouvelle
traitement. Les chaînes de production version d’Archipel (V3) a été récemment
satellitaires sont presque toutes implémentée, qui permettra à terme l’exécution des
indépendantes (une trentaine réparties sur chaînes sur un cluster de serveurs.
une quinzaine de serveurs) et sans
mécanisme élaboré de communication
entre elles. On estime à environ 150 000 le nombre de scripts applicatifs lancés quotidiennement par
les chaînes. Des chaînes ArchiPEL télé-
administrées par le CMS tournent
également dans les DIROM, à Toulouse L’acquisition des données au CMS
(secours) et au CISMF équipés de
Les moyens d’acquisition varient selon les satellites :
réception locale. C’est également un - réception via Eumetcast pour 3 satellites géostationnaires
logiciel inclus dans des solutions européens (Météosat-8 en 41°5E, Météosat-9 en 9.5°E,
systèmes commercialisées par MFI. Météosat-10 en 0°) , 2 satellites géostationnaires chinois
(FY-2E en 86.5°E et FY-2G en 105°E) ainsi qu’à titre
L'arrivée prochaine de satellites de
transitoire le satellite Goes-16 (75°W). Cette réception
nouvelle génération (MTG, METOP-SG)
s’appuie sur 3 filières d’acquisition (antenne/récepteur)
pour lesquels les traitements vont être séparées et redondantes.
multipliés a conduit à la mise en place de - réception par voie filaire pour les satellites
l’AP PEPSI, puis au projet interne PEPSI géostationnaires Goes-15 (105°W) et Himawari-8 (140°E),
suite au passage en COMDEV le 24 via une liaison spécialisée avec les Etats-Unis (Nesdis) pour
février 2017. L'objectif principal consiste le premier et Internet pour le second
à définir, développer et mettre en œuvre - acquisition directe pour les satellites défilants (Metop-A
un système permettant le séquencement et B, Noaa18, Noaa19, Suomi-NPP, FY-3C) - basée sur un
des tâches de production satellitaire pool de 6 antennes asservies et de stations d’acquisition
spécifiques - ainsi qu’à terme le satellite Goes-16.
optimisé et intégrant une IHM moderne.
Le composant principal du système
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(Archipel V3) est un séquenceur de tâches, compatible avec le fonctionnement en mode cluster. Ce
cluster sera associé à un système de fichier à haute disponibilité. Des interfaces de supervision et
d'administration sont également développées. Le calendrier adopté a permis de respecter les
engagements de réception du satellite géostationnaire GOES16 (via une version standalone fin 2017)
et de stabiliser la description de la production pour la revue PDCR (Preliminary Design Component
Review) du SAF OSI, premier semestre 2017. L’architecture candidate doit à terme pouvoir
également intégrer des chaînes développées initialement hors ArchiPEL (chaînes SAF NWC) et être
intégrée au système de production global de Météo-France. Une PFA 2018 a été proposée et retenue
(I : 131keuros et F : 57 keuros). La recette validation est prévue fin 2018.
En OM, une chaîne d'imagerie ArchiPEL GEO (DIRPF, DIROI, DIRNC) et une chaîne pour défilants
(DIRPF, DIROI) fabriquent des produits d'imagerie pour la prévision générale et des produits pour la
PNT.
Figure 1 : système de traitement conduisant à la production au CMS (revoir titre)
3.3 Architecture de transmission/diffusion et importance d’une réception locale
La diffusion des données s’effectue pour l’essentiel au travers d’un système de transmission
développé par le CMS et reposant sur 7 couples de machines virtuelles en haute disponibilité. Les
clients sont multiples ; on citera de manière non exhaustive :
• les services de Météo France (Figure 2) alimentés à travers le réseau d’entreprise (2 liens
d’accès à 30 Mb/s en partage de charge) qui permet également de desservir de nombreux
clients externes via le système Transmet (armées, médias, etc ...)
• Eumetsat dans le cadre des services EARS (EUMETSAT Advanced Retransmission Service) et
FSDS (Foreign Satellite Data Service) - donnant lieu chacun à la mise en œuvre d’une liaison
dédiée – ainsi que dans celui du SAF Océan et Glace de Mer
• Copernicus
• la communauté de la recherche desservie via Renater dans le cadre du Pôle de données et
services atmosphères (AERIS) auquel le CMS contribue par le biais du centre de données et
de services Satmos (Service d'Archivage et de Traitement Météorologique des Observations
Satellitaires)
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Au total, plus de 20 000 fichiers quotidiens donnent lieu à la diffusion de près de 600 produits
génériques, avec des cadences variant de 5 mn à 24 h.
Figure 2 : Réseau – interne Météo-France MPLS Métropole et DOM –VPN TOM (source DSI)
Ce réseau supporte les productions multiples acheminées depuis le CMS vers Toulouse ou l’OM et
inversement selon les réceptions locales (Figure 3).
10Figure 3: Satellites et télécommunication, transmission des données et productions à Météo-France
(source CMS/D 2017)
Les réceptions locales ont un intérêt pour la
prévision numérique d’une part et pour les DIROM
Des liaisons qui assurent
d’autre part.
Les données des réceptions locales des satellites On peut mettre en valeur la robustesse de la
liaison Lannion-Toulouse et des liaisons vers
défilants sont disponibles quelques minutes après
l'OM, la rapidité des transferts (quelques
le passage du satellite au droit de Lannion, contre secondes pour chaque produit, au maximum
60 à 100 minutes en moyenne pour les données 1 minute), la surveillance centralisée de
globales (qui ne sont récupérées par l’opérateur toutes les réceptions satellitaires et de tous
qu’une ou deux fois par orbite, via une station les traitements, la redondance des antennes
installée à Svalbard (Arctique) pour Eumetsat et et de la plupart des équipements contribuant
McMurdo (Antarctique) pour la NOAA. Le temps de à la production (nombreux back-up à froid ou
mise à disposition des données assimilées par les à chaud)
modèles de prévision numérique est un facteur
décisif pour la qualité des prévisions. C’est d’ailleurs
pour cela qu’Eumetsat concentre les données des réceptions locales (dont celles du CMS et de la
DIROI) pour les rediffuser en un maximum de 30 minutes via EUMETCast : réseau EARS. L’équivalent
11existe au niveau mondial, orchestré par l’OMM et basé sur la « bonne volonté » des SMN (best
effort), le réseau DBNet (qui a remplacé RARS) et auquel participe notamment la DIRPF.
On peut noter ici que le CMS est certainement le seul centre au monde avec Eumetsat à être capable
de disséminer les données IASI 1C en moins de 5 minutes après la mesure de l'instrument. Ceci dans
le but de fournir l’assimilation dans les plus brefs délais. Ainsi, pour certains instruments, une station
de réception locale peut être capable de traiter
les données en granules et du coup réduire au
minimum la durée de mise à disposition des GOES16
données.
GOES-16 est en position définitive 75W depuis
Par ailleurs, pour les DIROM, il est utile de T4-2017. Il vise les Antilles. La disponibilité
disposer d’une production locale à partir d’une actuelle des données via Eumetcast est : cadence
réception directe (défilant ou géostationnaire), 15 minutes avec délai 25 minutes.
soit comme source primaire, soit comme secours L’acquisition directe sera réalisée au CMS T1
2018.
d’une production du CMS, afin d’avoir une
Elle permettra le caractère temps réel des
redondance pour une production cruciale en cas
données RDT:
de crise météo, situation où le risque d’une - des délais et cadences de diffusion du
coupure des télécommunications avec la RDT similaires à ceux obtenus avec MSG
métropole n’est pas négligeable. Ceci s’avère (cadence 15 minutes avec délai de 10/15
particulièrement crucial pour la DIROI étant minutes)
donné ses responsabilités internationales en - l'exploitation possible des premières
matière de surveillance des cyclones. échéances de prévision à +15min des
- de garantir de bénéficier de tous les
Seule la DIRAG ne dispose d’aucun moyen de canaux ains données du GLM, ce qui ne sera
réception directe, à l’exception d'une station CLS peut-être pas le cas avec une diffusion
de réception des défilants en Guyane non reliée EUMETCAST.
actuellement à un serveur de traitement
(installation prévue en 2018), toute la
production satellitaire provient du CMS et est transmise via Toulouse. En cas de défaillance, la DIRAG
prévoit de récupérer des images sur des sites internet. À cet effet, le CMS a mis à disposition de la
DIRAG une rubrique web facilitant l’accès à ces sites présentant des images de GOES-Est. Ce secours
existe également pour les autres DIR OM.
Enfin, la réception directe, utilisée pour la production principale, est aussi un moyen de diminuer le
besoin en bande passante entre les DIROM et Toulouse ou Lannion.
Forte de ces moyens de réception et de transmission, Météo-France, à travers le CMS, réalise des
produits issus des satellites météorologiques sur toutes les zones du globe, essentiellement au CMS,
mais également dans les DIROM (sauf actuellement à la DIRAG).
Une production dite « service relais » est également assurée. Cette production concerne des
données ou des produits, avec changement ou adaptation de format au besoin, issus des satellites
géostationnaires ou défilants. C’est le cas par exemple des produits du SAF Land Surface Analysis
relayés vers la DCSC.
Enfin Le CMS et les sites outre-mer reçoivent localement et fournissent en direct au profit de la PNT
Météo-France.
3.4 La production d’imageries
Le CMS bénéficie de plus de 50 ans d’expérience en matière d’imagerie satellitaire.
La France est constituée de nombreux départements et territoires ultramarins. La production de
Météo-France ne s’arrête donc pas aux seuls satellites européens Meteosat et Metop, contrairement
à la majorité des autres Etats membres d’Eumetsat. Pour les besoins des prévisionnistes d’Outre-
mer, des productions spécifiques sont élaborées à partir des données de satellites américains
12(DIRAG, DIRPF, SPAM), japonais (DIRNC) et chinois (DIROI). Même la Base Dumont d’Urville en
Antarctique reçoit des images du CMS (satellite japonais).
La réalisation de produits d’imagerie au CMS permet d’être au plus près des besoins des clients
internes et externes à Météo-France. Elle apporte de la valeur ajoutée par rapport aux productions
des agences satellitaires, garantit l’indépendance de la France en termes de production et permet la
réactivité nécessaire. Nous pouvons citer par exemple :
• la défense nationale dont le besoin en imagerie satellitaire sur les théâtres d’opérations
s’accroît ;
• la justice sur réquisition judiciaire et le BEA dans les cas d’accidents aériens ;
• les médias, clients très consommateurs d’imagerie satellitaire que ce soit en France
métropolitaine et en Outre-mer ;
• les besoins à l’étranger via MFI ;
• les assistances sportives notamment…
Le CMS met en œuvre des compositions colorées dont l’objectif est d’obtenir une image de synthèse
multispectrale apportant aux prévisionnistes des
informations sur la structure, l’épaisseur et
L’imagerie en synthèse
l’altitude des nuages, leur permettant d’identifier
au mieux les genres nuageux en présence et - les produits d’imagerie monocanale : visible,
d’apprécier les phénomènes météorologiques infrarouge, vapeur d’eau, micro-ondes sous
dans leur ensemble. Ces compositions colorées forme mono ou multi-satellitaires.
sont élaborées pour l’ensemble des satellites - les produits de composition colorée CC
géostationnaires et défilants. Au fil du temps, les - les produits géophysiques à forte valeur
algorithmes ont bénéficié des progrès des ajoutée : Classifications nuageuses, pression ,
imageurs, notamment de l’augmentation du température au sommet des nuages, sable,
cendres volcaniques, nuages givrants,
nombre de canaux et continueront à être
température de surface de la mer, flux,
améliorés avec le lancement des nouveaux précipitations, indice d’instabilité, divergence,
programmes satellitaires. Ces images n’ont pas microphysique des nuages, Rapid Developing
d’équivalent dans le catalogue d’Eumetsat ou dans Thunderstorm (RDT), images médiatiques,
ceux d’autres agences spatiales. Toutefois, des images réalisées à partir de produits
produits de composition multispectrale existent, d’EUMETSAT.
mais issus d’algorithmes moins élaborés. Les
principaux atouts des compositions colorées de
Météo-France résident dans le fait que le rendu est quasi-identique pour l’ensemble de la
constellation de satellites (malgré des instruments différents), que la détection des nuages de nuit
est très bonne et que la transition est fluide entre le jour et la nuit, offrant aux prévisionnistes une
image presque semblable 24h/24.
Des compositions colorées thématiques (Figure 4) sont aussi élaborées. Par exemple, la composition
colorée neige réalisée à partir des données de Suomi-NPP permet de distinguer aisément la neige au
sol qui se confond avec les nuages sur l’imagerie classique. La composition colorée sable, elle,
discrimine les poussières en suspension avec une précision accrue par rapport à la CC dust
d’Eumetsat.
Les compétences du CMS sont également reconnues pour le produit planisphère, résultant de
l’assemblage de données de sept satellites géostationnaires et de deux défilants. Pour preuve, ce
produit, dont la fréquence est de 48 images par jour, est transmis à Eumetsat chaque mois et sert de
base à l’animation global weather of the month disponible sur YouTube. A ce jour, Eumetsat n’est pas
en mesure de réaliser un planisphère d’une qualité approchant le produit du CMS. Ce planisphère est
utilisé entre autres par TF1, Air France et Airbus D&S.
Le CMS développe aussi de nouveaux produits innovants, grâce à l’utilisation de la technique de
pan-sharpening. D’autres produits de fusion, telles que les images sandwich, mêlant imagerie
13infrarouge et imagerie visible, sont très utiles dans le cadre de la prévision immédiate et notamment
du suivi des systèmes convectifs. Ce type d’images n’est pas disponible à Eumetsat.
Figure 4 : (1) Image dans le canal infrarouge seuillée - METEOSAT-10, 11/01/2018 à 09h00 (UTC) et (2)
Classification nuageuse - METEOSAT-10, 11/01/2018 à 09h00 (UTC)
Le catalogue des produits du CMS et la Base d’Information sur les produits (BIP), sont accessibles à la
rubrique : http:// cmsweb.cms.meteo.fr/BIP/
Action identifiée lors de la mission : rénover, actualiser, supprimer le doublon Catalogue Bip et catalogue
Openwizz, favoriser les standards scientifiques internationaux des catalogues à l’image du catalogue EUmetsat
« product navigator » ou de la NOAA « NOAA data catalog » avec visualisation d’images dynamique « EOSDIS
worldview » =, insérer les informations opérationnelles sur la disponibilité des produit et leur statut, …(Figure 5)
Figure 5 : exemple de visualisation de catalogue (1) « product navigator » et (2.3) worldview de la
NOAA
Le CMS exploite des données de modèles pour l’imagerie
Le CMS réalise des classifications nuageuses en intégrant des données de modèle ARPEGE (pression,
Température, …) via l’application BIDMAP qui puise dans la BDAP. Il serait d’ailleurs possible de se
servir au CEP.
Le SAFOSI qui fournit des produits de SST et de flux utilise, entre autres, les données du CEP en
collectant ces données dans la BDAP.
3.5 Contribution du CMS à la PNT
Les modèles de prévision assimilent de plus en plus d’observations satellitaires (prés de 18 millions
d’observations assimilées en quatre analyses journalières dont 72 % pour les sondeurs en ce qui
concerne le modèle ARPEGE). 90 % des observations assimilées par le modèle global ARPEGE sont
d’origine spatiale. Ce pourcentage peut atteindre 20 % pour le modèle AROMEFrance en conditions
non pluvieuses. D’autres observations spatiales sont aussi utilisées pour fournir des conditions à la
limite inférieure des modèles atmosphériques, comme la température de surface de la mer ou
l’extension spatiale de la glace de mer.
14Une des contraintes porte sur la disponibilité quasi-réelle des observations (< 2 h après la mesure).
(Ref. JF Mahfouf, Assimilation de données pour la PNT). On note également l’importance de la
résolution spatiale, temporelle, fréquentielle entre autres.
Enfin, l’assimilation des observations satellitaires a une capacité
de 25 % à réduire une erreur de prévision à 24h.
Délais
Le CMS et les sites outre-mer reçoivent localement et Les délais « locaux » affichés
fournissent en direct au profit de la PNT Météo-France sont de 30’ et sont en réalité
• Radiances IASI acquises localement : des satellites de l’ordre de 15’ alors que les
défilants METOP A et B et contenant des observations de délais « globaux » sont de
température de brillance pour différents canaux infra- l’ordre de 1h à 1h40.
rouge.
• Radiances CrIS et ATMS acquises localement : du satellite
S-NPP et contenant des observations pour différents canaux infra-rouge et micro-ondes.
• Radiances SEVIRI acquises sur le domaine Europe-Atlantique : du satellite géostationnaire
METEOSAT 10 et contenant des observations de température de brillance pour différents
canaux infra-rouge, visibles et vapeur d’eau.
Cette acquisition permet de raccourcir les délais de mise à disposition de certaines observations
(intérêt pour les modèles à cut-off court) et de fournir une information disponible uniquement
localement.
3.5.1 Le CMS participe au réseau EARS, DBNet, centres internationaux
Le centre de Lannion participe au réseau EARS (Figure 6).
En Europe le réseau EARS (Eumetsat Advanced Retransmission Service), pour les satellites
défilants, est constitué, en plus de Lannion, des stations de Maspalomas (Canaries), Svalbard
(Norvège), Athènes et Moscou.
Ces autres stations disposent de moins d'antennes qu'au CMS (une ou deux alors que nous en avons
4 + celles de la DIROI et la DIRPF). Le Met office, par exemple, a deux antennes de réception des
défilants mais ne participent pas au réseau EARS.
Une grande partie des observations nécessaires à la PNT provient de données pré-traitées dans des
centres mondiaux (NOAA/NESDIS, EUMETSAT, etc.) et diffusés via le SMT et/ou EUMETCast, parfois
avec des délais importants. On peut citer [cf. document « Contrôle des produits numériques utilisés
pour la prévision météorologique »] :
• Radiances ATOVS globales : des satellites défilants AQUA, METOP A, B et de type NOAA et
contenant des observations de température de brillance pour différents canaux micro-ondes.
• Radiances AIRS globales : du satellite défilant AQUA et contenant des observations de
température de brillance pour différents canaux infra-rouge.
• Radiances IASI globales : des satellites défilants METOP A et B et contenant des observations
de température de brillance pour différents canaux infra-rouge.
• Radiances CrIS et ATMS globales : du satellite S-NPP et contenant des observations pour
différents canaux infra-rouge et micro-ondes.
• Radiances SSMI globales : des satellites défilants du type DMSP et contenant des
observations de température de brillance pour différents canaux micro-ondes.
15Figure 6 : Lannion au sein du réseau EARS/atovs. SOURCE Eumetsat (a) et Lannion comme SAF
Océan Glace de mer (b) piloté par Météo-France (CDOP3 2017-2021 en cours)
L’assimilation par la prévision numérique des données satellitaires suppose également une activité
de R&D importante sur le transfert radiatif, activité encadrée par le SAF NWP auquel participe
activement Météo-France (CNRM, CMS). Dans le cadre du projet de rattachement de la division R&D
à l’UMR CNRM, il faudra veiller à maintenir ce lien.
Action : décrire les liens entre R&D et la production opérationnelle, les maintenir.
3.5.2 Ce que le CMS apporte à la PNT
L’apport du CMS pour satisfaire ces besoins se situe à plusieurs niveaux (JF Mahfouf) :
1) Un certain nombre de développements réalisés au CMS sont effectués dans le cadre des SAF
d’EUMETSAT. La PNT à Météo-France en bénéficie au même titre que l’ensemble des utilisateurs des
produits d’EUMETSAT.
2) Le CMS possède des antennes de réception locale des satellites défilants et en orbite
géostationnaire, permettant une acquisition rapide des données, la mise en place de traitements
spécifiques, et la redistribution vers les divers services de l’établissement.
3) Plusieurs personnes du CMS sont présentes dans les instances d’EUMETSAT (STG, AFG, OPSWG,
SWG) et dans des groupes de travail internationaux (DBNet, ITSC, ….) permettant d’une part de
relayer rapidement les informations sur la mise à disposition des données pour la PNT, et d’autre
part de faire connaître nos besoins et nos priorités relatives aux évolutions des systèmes
d’observation spatiale. Cette présence a, par le passé et en 2018, été très bénéfique pour permettre
l’ouverture de postes de contractuels EUMETSAT (CDD de 3 ans) afin d’aider le GMAP à la
préparation de l’assimilation des nouveaux instruments.
3.5.3 Apport via la contribution aux SAF d’Eumetsat
L’implication dans le SAF OSI (Océan Glace de Mer) permet de bénéficier des analyses de
température de surface de la mer réalisées au CMS et utilisées dans l’analyse journalière globale
OSTIA développée et mise à disposition à la communauté PNT par le MetOffice britannique.
L’analyse OSTIA est utilisée dans tous les modèles de PNT de Météo-France comme champ au sein
d’un schéma d’interpolation spatiale des données in-situ de bouées et de bateaux dont la couverture
spatiale n’est pas suffisante pour contraindre précisément toutes les zones du globe. Le SAF OSI a
également en charge la génération et la fourniture de fichiers journaliers d’extension de banquise.
Depuis fin 2015, ces champs journaliers sont utilisés opérationnellement dans les modèles de PNT
pour imposer la limite banquise/mer libre au-dessus des surfaces océaniques.
L’implication dans le SAF NWP (Prévision Numérique) permet de disposer d’un code de transfert
radiatif rapide et précis (RTTOV) pour simuler l’ensemble des luminances spectrales des différents
instruments à bord des satellites opérationnels de météorologie. Le code RTTOV est utilisé par
16l’ensemble des modèles de PNT de Météo-France avec régulièrement de nouvelles versions pour
permettre la simulation des nouveaux capteurs, ainsi que l’extension à de nouvelles gammes de
fréquence (e.g. visible, sub-millimétrique), et aux interactions avec de nouveaux constituants
atmosphériques (gaz trace, hydrométéores, …), nécessitant de nouveaux étalonnages vis-à-vis des
modèles très détaillés, de nouvelles bases spectroscopiques pour les gaz ou de nouvelles propriétés
radiatives pour les particules ou les surfaces. Le dialogue fréquent avec notamment le GMAP pour la
préparation des nouveaux instruments permet une remontée plus rapide des besoins spécifiques de
la PNT, comme par exemple les fonctions de réponse spectrale pour les luminances du futur sondeur
hyperspectral infrarouge IRS à bord de la prochaine génération de satellites géostationnaires
européens MTG.
L’implication dans le SAF NWC (Prévision Immédiate) permet de disposer de produits de
classification nuageuse à partir des instruments SEVIRI sur MSG et AVHRR sur MetOP qui sont utilisés
pour permettre d’identifier les scènes des instruments infra-rouge contaminées par les nuages et
que les modèles de PNT ne peuvent pas encore assimiler. Des résultats originaux récents ont permis
de mettre en évidence des différences significatives entre les masques nuageux produits par le CMS
et ceux produits par EUMETSAT avec le radiomètre AVHRR de MetOp. Une investigation est en cours
côté EUMETSAT pour comprendre ces différences.
3.5.4 Mise à disposition de produits spécifiques
Le CMS met à disposition de la PNT de Météo-France des produits spécifiques qui n’ont pas
d’équivalent dans les autres centres. L’assimilation des luminances « brutes » (à la résolution du
satellite sans procédure de décontamination des nuages) du radiomètre visible/infra rouge SEVIRI à
bord des satellites géostationnaires MSG permet de disposer opérationnellement de données
horaires sur la zone Europe co-localisées par la classification nuageuse du SAF NWC et ce dans un
même fichier NETCDF pour pouvoir assimiler au mieux ces données dans le modèle AROMEFrance.
La classification nuageuse permet ainsi d’identifier les scènes claires pour lesquelles les canaux
sensibles à la surface peuvent être assimilés. De même, la connaissance des scènes affectées
uniquement par des nuages bas permet d’assimiler les canaux dans la bande d’absorption de la
vapeur d’eau qui sont sensibles à l’atmosphère dans la moyenne et haute troposphère. Un dialogue a
été établi pour une utilisation dans le modèle AROME-Prévision Immédiate dont les temps de
coupure sont trop courts (10 min) afin d’assimiler les données du réseau d’intérêt mais pourraient
considérer l’image disponible 15 minutes plus tôt. Ainsi, depuis 2016, les données de H-15 et H sont
transmises par le CMS. Des versions du modèle AROME (dites « Outre-Mer ») sont déployées dans
des régions tropicales où d’autres satellites géostationnaires sont disponibles (e.g. GOES-16 pour
Antilles; METEOSAT-8 pour la Réunion, GOES-west pour la Polynésie à échéance 5 ans) avec des
instruments d’une qualité au moins équivalente à SEVIRI. Pour l’instant ces modèles fonctionnent en
adaptation dynamique (l’état initial est une interpolation d’une analyse du CEPMMT). Les
algorithmes développés pour MSG pourraient être mis en œuvre par le CMS pour couvrir les besoins
de l’assimilation le jour où de ces modèles en seront dotés.
Les temps de mise à disposition des données de satellites défilants peuvent varier entre 50 et 100
minutes suivant le nombre de stations de réception au sol et leur localisation. Les antennes de
réception locale à Lannion permettent, en s’intégrant dans le réseau mondial DBNet coordonné par
l’OMM, de fournir plus rapidement les mesures effectuées par certains instruments sur des satellites
en orbite basse (voir encadré). C’est le cas des instruments ATOVS et de IASI à bord des satellites de
la NOAA et d’EUMETSAT et des instruments CrIS et ATMS à bord de S-NPP et JPSS-1. Ces données
sont transmises à EUMETSAT qui en assure une distribution régionale (le réseau EARS, partie
prenante de DBNet) avec d’autres stations de réception situées dans l’hémisphère Nord. Par contre
certaines données directement reçues au CMS sont traitées et envoyées à Toulouse pour une
utilisation dans les modèles de PNT : ce sont les données des sondeurs infrarouge IASI sur MetOp A
et -B, du sondeur micro-ondes ATMS et de l'interféromètre CrIS sur S-NPP. Elles peuvent ainsi être
utilisées dans la version du modèle global ARPEGE ayant un temps de coupure très court pour
17l’assimilation (1h10) qui sert de coupleur au modèle AROME pour le réseau de 03 UTC le plus utilisé
par les prévisionnistes ainsi que dans l’assimilation du modèle AROME Prévision Immédiate.
Pour conclure
Les contributions variées du CMS en matière de réception, traitement et diffusion des données
satellitaires sont d’un apport décisif pour la Prévision Numérique du Temps à Météo-France.
Une partie des activités s’effectue dans le cadre des SAFs d’EUMETSAT, et l’ensemble des centres de
Prévision Numérique peut également en bénéficier. Ces activités concernent en grande partie la
modélisation et l’assimilation globale, mais pas uniquement. Si on s’intéresse à la Prévision
Numérique du Temps à fine échelle (avec le modèle AROME dans ses diverses déclinaisons sur la
France et l’Outre-Mer), le CMS permet de couvrir le besoin en données spatiales à fine échelle sur les
domaines d’intérêt avec des mises à disposition rapides. Ce sont des services qui ne sont
actuellement pas offerts par les agences spatiales comme EUMETSAT ou la NOAA/NESDIS. Notons
que le besoin en observations spatiales pour l’assimilation de données avec les modèles AROME
Outre-Mer est encore plus important qu’en métropole compte tenu de la faible densité des
observations dites « conventionnelles » (réseaux de surface, radars, avions, radiosondages).
3.6 Contribution des données satellitaires à la Prévision Immédiate
La prévision immédiate couvre les premières échéances de prévisions (de l’observation à quelques
heures). A ces échéances, les attentes sont accrues en termes :
- de précisions sur l’évolution spatio-temporelle des systèmes,
- de réactivité pour transmettre l’information aux utilisateurs.
Les informations satellites représentent à ces échéances une source de donnée importante, grâce au
large domaine couvert et à leur réactualisation fréquente. Elles délivrent une information là où les
radars sont absents et, sur les zones couvertes par le radar, apportent une information
complémentaire, en particulier sur les parties hautes des nuages convectifs.
Cette information est utilisée par les prévisionnistes sur synopsis pour l’analyse et le suivi des
situations en cours et intervient également dans plusieurs productions en prévision immédiate.
Un produit majeur auquel les observations satellitaires contribuent est le RDT : Rapidly Developing
Thunderstorm. Le RDT s’appuie sur des données de satellites géostationnaires, des données
« modèle », des produits SAFNWC, des données foudre. C’est un produit pour les prévisionnistes et
pour l’aéronautique. Il est produit globalement avec 5 satellites. Il est à bord des cockpits de
plusieurs compagnies aériennes. Il a été aussi valorisé dans le projet HAIC (High Altitude Ice Crystals).
Il est opéré au CMS puis rapatrié à Toulouse pour des traitements supplémentaires.
Les données PSN (Pression au Sommet du Nuage) du CMS viennent enrichir le produit ASPOC3D en
donnant une information sur le sommet des cellules convectives, leur contour étant déterminé à
partir d’une composite de réflectivité radar. ASPOC3D est élaborée pour la France métropolitaine et
plusieurs départements ou territoires d’outre-mer.
Le produit CI (Convection Initiation) sera mis en production en 2018, il décrit la probabilité d’un pixel
nuageux de se développer en orage.
Enfin de nombreuses expressions de besoins concernent le produit EXIM (Extrapolated Imagery) qui
pourra proposer une prévision courte échéance de couvertures nuageuses.
Enfin, les données satellitaires contribuent à l’assimilation des modèles numériques en particulier
AROME-PI le modèle numérique de prévision immédiate à Météto-France.
Le positionnement du CMS dans la chaîne de réception satellite permet un accès sans délai à ces
informations, dont certaines sont réceptionnées en direct et d’autres sur des supports de partages
privilégiés. Une partie de la production est traitée au plus près de la réception de manière à limiter le
délai de traitement et améliorer la réactivité, enjeu capital aux échéances de la prévision immédiate.
A noter que depuis deux ans, le CMS (équipe R&D) et DirOP/Pi partagent des moyens de calcul.
3.7 Contribution des données satellitaires aux produits de fusion
Les produits "fusion de données" sous pilotage DSO, intègrent des données satellitaires. On notera :
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