Transcript sigma_atelier_fusion_donnees_oct2011

SIGMA
Système d’Identification
des zones Givrantes
en Météorologie Aéronautique
DPrévi/Aéro
Atelier « Fusion de données »
Le 18 octobre 2011
Fil conducteur
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Qu’est ce que le givrage
SIGMA : fusion de données
Schéma de fonctionnement de SIGMA
Etude de cas
Vérification
Pourquoi identifier les zones givrantes ?
Dangereux
 USA : 583 accidents (800 morts) sur 19 années
Ross Paulson photography
 Accident de l’ ATR72 à Chicago, oct 1994
 Accidents de Pau jan 2007, de Buffalo février 2009
Source NASA-Lewis Research Center
Modifie le comportement de l’avion
 l’aérodynamisme : Profil des ailes
 les sondes perturbées
….
Source : ONERA
…Pourquoi identifier les zones givrantes ?
Impact économique -> Coûts à l’usage opérationnel
 Préparation particulière des vols
 Dégivrage des avions => retards et coût de structures
Préparation particulière des vols
Obligation de dégivrer les avions
=>Temps, impact écologique
…Pourquoi identifier les zones givrantes ?
Impact économique -> coûts à la conception :
 Investissements dans la conception des avions
 Développement de moyens de certifications : soufflerie, codes
numériques de simulation d’accrétion…
 La certification des avions : campagnes de certifications en vol…
Formation du givre
L’eau reste liquide à des températures négatives et
les gouttelettes congèlent à l’impact.
Etat instable, difficile à prévoir
Besoin
d’un outil de détection
des zones givrantes
Un outil…..SIGMA
SIGMA : Système d’Identification du Givrage en
Météorologie Aéronautique
 Outil diagnostique
 Développé comme aide à la prise de décision à
destination des prévisionnistes
surveillance des conditions météorologiques,
aide à la rédaction des TEMSI, SIGMET…
Fil conducteur
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Qu’est ce que le givrage
SIGMA : fusion de données
Schéma de fonctionnement de SIGMA
Etude de cas
Vérification = prévision versus observation
SIGMA : Fusion de données
Satellite MSG
Modèle de prévision
numérique
IR, classif
nuageuse, NG, T°
et P top cloud
Aladin 3h / 11km
15min / 4km
Arome 1h/2,5km
Ou
Radar
2D composite
Arbre de décision
Lame d’eau
reflectivité
Indice de givrage
15min / 1km
Optional Vertical
Motion threshold
Risque de givrage
15 minutes/ 1km
Fil conducteur
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Qu’est ce que le givrage
SIGMA : fusion de données
Schéma de fonctionnement de SIGMA
Etude de cas
Vérification
Schéma de fonctionnement
 Recherche de la couverture nuageuse
 Recherche des zones présentant des
températures et des humidités propices aux
conditions givrantes
 Recherche des zones de précipitations
actuelles et passées
 Recherche des zones où il y a de la convection
 Analyse de la microphysique dans le nuage
Imagerie satellite : Couverture nuageuse ?
C
ouverturenuageuse
Icingcloudim
age
9catégories
Terre
Trop
froid
Nuages givrants
C
loudclassificationim
ageand
Topcloudtem
perature
Topcloudtem
peratureor IRand
G
roundtem
peraturefromN
W
Pm
odel
Semi transparent
Classification nuageuse
Infra rouge
Imagerie satellite : Type de nuage ?
 Recherche de la zone nuageuse =>
– Nuage givrant : discrimine trop chaud / eau / glace / trop froid
– A défaut :
• Température sol (modèle) associée à Classification nuageuse
• Température sol (modèle) associée à Image IR

Le produit « température de sommet de nuage » donne une
information sur la température du sommet du nuage
 Le produit « nuage givrant » indique si des cristaux de glace
peuvent être présents ou non au sommet
TROP CHAUD?
TROP FROID?
Eau ?
Glace?
Imagerie radar: Type de précipitations?
 Convection : intensité de la réflectivité radar
(>37DBZ) associée aux impacts de foudre
 Pluie au temps passé : image lame d’eau
 Pluie au temps présent : réflectivité 2D
Modèle : ALADIN AROME
Domaine
Résolutio Echéanc
n
e
ALADI
N
Europe
0,1°
=11km
3 heures
=>1 heure
AROM
E
France +
pays proches
0,025°
=2,5km
Ttes les
heures
Niveaux
utilisés
Paramètres
T, HU, Z, …
1000,950,925,
900,850,800,700
,600,500,400hPa
+
Microphysique
Modèle : Microphysique
 AROME fournit des champs microphysique.
(Schéma ICE3 de MESO NH)
– Pluie
– Eau nuageuse
– Neige
– Cristaux de glace
– Graupel
 Analyse de ces paramètres permet d’estimer si on se trouve en
présence d’eau liquide ou solide
Modèle : Calcul de l’indice givrage
 Basé sur les champs de température (0°C /-18°C) et d’humidité (80%
à 100%).
 Disponible sur 10 niveaux. De 1000hPa à 400 hPa
 Tendance à surestimer les zones
 => Risque de conditions givrantes, échelle de 1 à 10
 => Analyse de la base et du sommet de la couche
AROME
ALADIN
Extension verticale
de la couche de conditions givrantes
 Sommet de la couche :
– SAT : Nuage givrant +
Pression sommet de nuage
– MODELE : Indice de givrage
 =>indice étendu
Ou
 =>indice tronqué
 Base de la couche :
 MODELE : Indice de givrage => iso zero
 RADAR : Bande brillante du radar
SIGMA : Résultat
Détection de nuages/sol
Nature du sommet du nuage
Extension verticale de la couche
Indice de givrage= zone potentiellement givrante relié à l’extension verticale
Convection
Pluie au temps passé
Précipitations
Microphysique
AROME
ALADIN
SIGMA
SIGMA en OBJETS
Fil conducteur
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Qu’est ce que le givrage
SIGMA : fusion de données
Schéma de fonctionnement de SIGMA
Etude de cas
Vérification
Etude de cas
AIREP de Bordeaux:
-le 14/05/2011 à 07h35 TU
givrage fort dans le 50°
à 20/30 NM de l’aéroport,
-observé par plusieurs avions
en descente
-entre FL070 et FL120.
(775hPa et 550hPa)
Iso 0°C au FL70
Zone saturée
Autour de 700hPa
Imagerie du 14 mai 2011 à 0730TU
Cu Sc moyen
En
approche
de Bdx
Classif
Nuage givrant
À coté
Topcloud trop
froid
Nuages givrants
T°top - 8°C
-18°C
Faible intensité
radar
IR
Radar_reflectivité
07TU
Eau nuageuse jusque 0,11g/kg
Graupel jusque 0,39g/kg
08TU
EAU NUAGEUSE
GRAUPEL
Coupes selon la trajectoire du 50°
en approche de BDX
07TU
Extension
du givrage
observé
775hPa-550 hPa
08TU
ISO-0°C
SIGMA pour le 14 mai 2011
entre 07TU et 0730TU
0700TU
AROME
ALADIN
0730TU
SIGMA pour le 14 mai 2011
entre 07TU et 0730TU
0700TU
AROME
ALADIN
0730TU
Infos pratiques
 Basé uniquement sur des données opérationnelles
 Résolution de SIGMA : 1km = celle de l’image radar
 Domaine :
 celui de la composite radar => évolution possible
avec la mosaïque européenne .
 Limité au domaine Arome pour l’utilisation de la
microphysique
 Disponible : toutes les 15 minutes
 Où : site de DPrevi/Aero : http:/ /dodo.meteo.fr/givrage
(http://previaero/web/wiki/Accueil image givrage)
 Evolution : taille du domaine, améliorer l’utilisation de la
microphysique, la prévision…
Fil conducteur
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Qu’est ce que le givrage
SIGMA : fusion de données
Schéma de fonctionnement de SIGMA
Etude de cas
Vérification
Validation : constitution
de la base de données observées
 Pas d’observation de givrage en Europe comme les PIREP (Pilot
Report ) aux USA
 Convention avec une école de pilotage
 Recueil de données depuis 3 années
 Type d’ avions : BE20 BE58 ATR42 TB20…
TB20
ATR42
BE20
BE58
+
SIGMA
RETOUR : 20101124 DA42 80
LFLN N4625 E00400 1344
LFBK N4614 E00222 1500 g 1
1405 80 N4617 E00318 1420 80 N4621 E00236
orage convection bruine turbulence neige
grêle
Vérification - En cours …Premiers résultats
 Echantillon de cas de :
– Givrage de nov 2008 à fin 2010 = 1/5 cas de l’échantillon de données
observées, (350 cas)
– Non givrage : 2010, les horaires où du givrage a été observé sur le
domaine =4/5 cas de l’échantillon de données observées
 Premiers résultats
– Domaine de validation de 30x30 km2
• POD probabilité de détection =80%
• PODNO probabilité de détection du non =87%
• FAR fausse alerte= 30%
– Domaine de validation de 3x3 km2
• POD probabilité de détection =50%
• PODNO probabilité de détection = 87%
• FAR fausse alerte= 45%
 Etude se poursuit, avec ALADIN et l’impact de chacun des éléments
constituants SIGMA …
AVIATION WEATHER FORECAST DEPT
Good
Flight !
.