La contamination par de la glace : le givrage des aéronefs

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1 La contamination par de la glace : le givrage des aéronefs LES METHODES DE PREVISION Extrapolation des observations de givrage A la recherche de scénarios favorables En utilisant des sorties de modèles numériques adaptées En combinant les observations avec les sorties de modèle (fusion de données, indices de givrage ) Vers une synthèse TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 1

2 Les méthodes de prévision (1) On peut décrire 3 grandes approches pour la prévision des conditions givrantes : 1. Une extrapolation dans le temps et l espace des observations de givrage. 2. Repérer les situations de givrage à l aide des données d observation et de prévision météorologiques standard. On y recherche ensuite des scénarii connus propices aux situations de givrage. 3. On utilise un indice de givrage en sortie de modèle numérique de prévision. TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 2

3 Les méthodes de prévision : extrapoler les observations du phénomène (2) Si l on dispose d une source importante d observations de givrage (accrétions) provenant des usagers aéronautiques, elle peut être mise à profit pour bien cerner le phénomène, le signaler et l anticiper en l extrapolant judicieusement dans le temps et l espace. Avec des observations (PIREP ou AIREP) fréquentes, bien réparties, redondantes, on peut envisager un suivi opérationnel (prévision à court terme) du phénomène (*). Elle présente l avantage de bien impliquer les usagers de la prévision et peut permettre de repérer les défaillances des autres méthodes de prévision. Elle peut aussi documenter les situations extrêmes. Toutefois, cette approche est souvent biaisée par l hétérogénéité des observations. TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 3

4 Les méthodes de prévision : extrapoler les observations du phénomène (3) Ce document concentre les observations de givrage en vol provenant de PIREP sur le territoire des Etats Unis. Elles sont superposées ici avec une prévision de potentiel givrant à grosses gouttes issue d un modèle numérique.(*) TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 4

5 Les méthodes de prévision : recherche de scénarii pertinents (4) Avec une bonne connaissance des situations météorologiques propices aux conditions givrantes, chaque fois que l on retrouve dans les données d observation météorologique (*) ou dans les sorties de modèles numériques un scénario favorable (**), on en informe les usagers. Cette méthode peut-être performante pour repérer les situations extrêmes. Inconvénient : cette méthode est difficile à mettre en œuvre sur de grands domaines et fait appel à une expertise locale coûteuse. TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 5

6 Les méthodes de prévision : un indice de givrage en sortie de modèle (5) Si l on dispose de modèles numériques travaillant à une échelle suffisamment fine (méso-échelle), on peut construire un indice de givrage en sortie (*). Cette méthode doit-être étalonnée et réévaluée régulièrement par des observations nombreuses couvrant tout le spectre des scénarii classiques. Cette méthode présente l avantage de facilité de mise en œuvre opérationnelle sur de vastes domaines. La qualité de la prévision est corrélée à l aptitude du modèle à reproduire des processus complexes de petite échelle : microphysique réaliste, schémas sophistiqués (**) mais robustes. TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 6

7 Les méthodes de prévision : un indice de givrage en sortie de modèle (6) vapeur d'eau condensation-évaporation gouttelettes nuageuses processus Bergeron-Findeisen, nucléation homogène fonte cristaux de glace auto-conversion, accrétion gouttes de pluie compactage, croissances sèche et humide neige neige roulée Voici un schéma partiel (*) de traitement explicite qui est utilisé dans le modèle MESO NH (**). C est en appliquant de tels schémas dans les modèles de méso-échelle que l on peut produire en sortie un contenu en eau liquide surfondue (LWC). TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 7

8 Les méthodes de prévision : indice modèle + fusion de données (7) Pour la prévision des conditions givrantes, on cherche maintenant à utiliser des produits qui combinent automatiquement les indices en sortie de modèle avec des données d observation fusionnées (satellite, radar, PIREP). ADWICE (Allemagne) combine les sorties du modèle LM avec les observations conventionnelles (SYNOP, METAR) et radar, mais pas les satellites. CIP (Etats-Unis) est un indice de sévérité de givrage qui combine les sorties du modèle RUC avec toutes les observations possibles, y compris la détection électrique et les PIREP. SIGMA (France) combine les sorties du modèle Aladin (température de l air et de surface, humidité) avec les observations satellites et radar(*). TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 8

9 Les méthodes de prévision : un indice de givrage en sortie de modèle (8) FZDZ risque fort sous des sommets nuageux chauds risque faible sous des sommets nuageux chauds risque fort sous des sommets nuageux chauds FZDZ risque fort sous des sommets nuageux froids risque fort sous des sommets nuageux froids risque faible sous des sommets nuageux froids FZDZ risque fort sous des sommets nuageux froids Exemple d une image SIGMA (Météo France) (*) FZRA risque faible sous des sommets nuageux froids L utilisation de ces produits fusionnés réclame un bonne connaissance des ressources et algorithmes utilisés et une validation (**) pour une utilisation régionale (par exemple en région montagneuse). TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 9

10 Les méthodes de prévision : vers une synthèse (9) Plus généralement, il ressort que les derniers produits automatisés ont une bonne aptitude à discerner (*) les situations de givrage des cas de non givrage (risk/no risk), mais des résultats décevants pour déceler les cas sévères dans les situations de givrage. De plus, les situations convectives sont généralement mal décrites par les modèles. C est donc encore en y ajoutant une étude locale «à la main» (**) que l on améliore les scores de détection de conditions de givrage sévère pour progresser dans la satisfaction des objectifs de tous les usagers aéronautiques (***). Mais l amélioration constante de la télédétection et des modèles (physique et définition) laisse encore une belle marge de progrès. TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 10

11 Lien vers : notes (*) pour les formateurs Lien vers : mise en œuvre des prévisions TET1 aircraft icing- 09/2006- VF 11