Informations Spatiales. Patrick Santurette Direction de la Prévision

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Gisèle St-Georges
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1 Informations Spatiales et Prévisions MétéorologiquesM Patrick Santurette Direction de la Prévision

2 PLAN La prévision, le cœur de métier de Météo-France Pas de météorologie, pas de prévision, sans observations Météorologie satellitaire Les satellites utilisés à Météo-France les données satellitaires dans les modèles numériques Impact des données satellitaires sur la prévision Observations satellitaires pour les prévisionnistes Exemples de produits satellitaires spécifiques Les progrès attendus Conclusion 2

3 Observation, base de la prévision La prévision du temps : nécessitn cessité d observations Modèle de prévision Système d observation 3 Assimilation des données observées Analyse : l état initial de l atmosphère pour le modèle Modèle de prévision Expertise humaine, le prévisionniste, décide de l alerte (carte de vigilance)

Météorologie satellitaire Météorologie satellitaire : objectifs L OBSERVATION de l atmosphère et de la Terre : Les nuages (classification, température

L atmosphère(température, humidité, aérosols, panaches de cendres volcaniques, concentration de certains gaz, ) La surface terrestre (température, flux

4 Des données pour la PREVISION NUMERIQUE du temps : Assimilation des données dans les modèles pour obtenir l état initial.

4 Météorologie satellitaire Météorologie satellitaire : objectifs L OBSERVATION de l atmosphère et de la Terre : Les nuages (classification, température et altitude du sommet, détection des cyclones, des orages, le contenu en eau liquide, caractère précipitant, ). L atmosphère(température, humidité, aérosols, panaches de cendres volcaniques, concentration de certains gaz, ) La surface terrestre (température, flux radiatifs, indice de végétation, neige, incendies de forêt, cartographie de végétation, glaces de mer, force et direction du vent, ). 4 Des données pour la PREVISION NUMERIQUE du temps : Assimilation des données dans les modèles pour obtenir l état initial. Des données pour les PREVISIONNISTES : imagerie La surveillance du CLIMAT : Archivage des données à long terme et leur exploitation (bilan radiatif, statistiques sur les nuages et les précipitations, ), validation des modèles climatiques.

5 Satellites utilisés s par Météo-France M : des satellites géostationnairesg ostationnaires Météorologie satellitaire 5

6 et des défilants héliosynchrones Météorologie satellitaire 6

7 Observations et modèles de prévision Exemples d observations d utilisées dans les modèles (1) 7 Données stations au sol Données de ballons-sonde Données d avions

Satellites géostationnaires (altitude 36 000 km) 8 Satellites

8 Observations et modèles de prévision Exemples d observations d utilisées dans les modèles (2) 2 types de satellites : Satellites géostationnaires (altitude km) 8 Satellites défilants (altitude : environ 800 km) Observations disponibles en 6 h

Météo-France, 85% d observations satellitaires 9

9 Observations et modèles de prévision Nombre d observations utilisées dans le modèle global de Météo-France, 85% d observations satellitaires 9 GPS SEVIRI IASI ATOVS SCAT AIRS

10 Observations et modèles de prévision Proportions du nombre d observations utilisées par type Capacité des observations à modifier l état initial du modèle numérique 10 Observations Satellite Observations Satellite Près de 80% des mesures utilisées pour fabriquer l état initial de l atmosphère sont d origine satellitaire. Observations Conventionnelles (sol, sondes, avion, ) Observations Conventionnelles (sol, sondes, avion, )

Observations et modèles de prévision Impact des différentes données sur la qualité de la prévision Satellites opérationnels défilants américains Satellite opérationnel défilant

11 Observations et modèles de prévision Impact des différentes données sur la qualité de la prévision Satellites opérationnels défilants américains Satellite opérationnel défilant européen (MetOp, avec IASI) Radiosondages Satellites géostationnaires Avions 11 Sat. défilants Mer Terre GPS 70% de la qualité de la prévision provient des données de satellites Gain

12 Impact des observations satellitaires Les progrès s en utilisation des observations se traduisent en progrès s en qualité de la prévision 12 Japon Canada Allemagne Etats Unis Centre Européen Nombreuses nouvelles données satellite Royaume uni France

13 Impact de IASI dans le modèle AROME Prévision à 12 h Impact des observations satellitaires (Modèle de Météo-France pour la prévision à fine échelle) Impact sur les prévisions des précipitations exemple de précipitations cumulées entre 00 et 12 h, le 21 mai Sans les données IASI First Avec les step: données IASI 125km IASI Réalité : observations issues des pluviomètres (en gris, pas de pluie)

sans les données des satellites défilants Pression tous les 10

14 Impact des observations satellitaires Prévisions des cyclones Prévisions ayant utilisé : 14 toutes les données satellitaires sans les données des satellites défilants Pression tous les 10 hpa En rouge quand pression < 980 hpa sans les données des géostationnaires

15 De plus en plus d observations satellite, à échelle de plus en plus fine Observations satellitaires pour le prévisionniste Satellites : la principale source d informations en temps réel, également pour les prévisionnistes 15

Observations satellitaires pour le prévisionniste Principalement des images, mais pas seulement 3 principaux types d imagerie, 16 image visible image infrarouge thermique image (infrarouge) vapeur d

16 Observations satellitaires pour le prévisionniste Principalement des images, mais pas seulement 3 principaux types d imagerie, 16 image visible image infrarouge thermique image (infrarouge) vapeur d eau 0,4 à 0,8 µm, 10,5 à 12,5 µm 5,5 à 7,1 µm La mesure traduit le pouvoir réfléchissant de la Terre et des nuages. Seul le rayonnement émis est pris en compte, la mesure ne fait que restituer la température des corps, surface terrestre, nuages. L image donne la répartition de la vapeur d eau contenue dans l atmosphère

17 Mesure de vents : à partir de séries d images Observations satellitaires pour le prévisionniste 17 > 950 hpa 800 hpa 950 hpa 650 hpa 800 hpa 500 hpa 650 hpa 350 hpa 500 hpa Image IR, Vent ASCAT 12/02/12, 1816 UTC < 350 hpa

18 Observations satellitaires pour le prévisionniste Mesure de vents : à partir de séries d images ou de la réflexion d ondes à la surface de la mer 18 La Réunion Image IR, Vent ASCAT 12/02/12, 1816 UTC

19 Le principal rôle r du prévisionniste Rôle du prévisionniste, exemple Les incertitudes liées à l état initial (l analyse) sont les principales sources d erreur de prévision ; la qualité de cet état initial dépend : de la densité des observations, de la capacité du système numérique à digérer ces observations Le rôle du prévisionniste : examen critique de la prévision numérique ; en particulier, Examen des possibles défaillances de l état initial Comparaison de ce que fait le modèle numérique avec l imagerie satellite observée et autres observations ; détection des différences Éventuellement, intervention dans la modélisation numérique Modification de l état initial de la prévision numérique pour coller aux observations, en particulier satellitaires Nouvelle prévision du modèle avec des conditions initiales modifiées Nouvelle prévision diffusée aux usagers 19

20 Tempête du 24 Janvier Janvier 2009, 06 h UTC

21 Exemple d expertise d en prévision courte échéance La tempête du 24 Janvier 2009 sur le SW de la France (1) Image satellite réelle 21

22 Exemple d expertise d en prévision courte échéance La tempête du 24 Janvier 2009 sur le SW de la France (1) Confrontation des prévisions des modèles à la réalité le 23 janvier Image simulée par le modèle de prévision 22

23 Exemple d expertise d en prévision courte échéance La tempête du 24 Janvier 2009 sur le SW de la France (2) 23

prévisionniste Une nouvelle prévision après intervention du prévisionniste 24 Rouge =

24 Exemple d expertise d en prévision courte échéance La tempête du 24 Janvier 2009 sur le SW de la France (3) La pression au sol, ( tous les 5 hpa), Observations satellitaires pour le prévisionniste Une nouvelle prévision après intervention du prévisionniste 24 Rouge = nouvelle prévision, obtenue 24 h avant la tempête Bleu = prévision initiale amender la prévision

Exemple d expertise d en prévision courte échéance La tempête du 24 Janvier 2009 sur le SW de la France (4) Confrontation prévisions / observations

25 Exemple d expertise d en prévision courte échéance La tempête du 24 Janvier 2009 sur le SW de la France (4) Confrontation prévisions / observations Observations satellitaires pour le prévisionniste 25 Affiner la prévision, et l alerte, > carte de vigilance Image satellite, vent en surface issus de mesures satellites

OUTIL RDT RDT (Rapid Developing Thunderstorm) Pour anticiper les orages Objets Orage Contour de l orage Produits spécifiques basés sur obs satellitaires

26 OUTIL RDT RDT (Rapid Developing Thunderstorm) Pour anticiper les orages Objets Orage Contour de l orage Produits spécifiques basés sur obs satellitaires 26 déplacement prévu de l orage pour 1 h Trajectoire passée Superposition image satellite Infrarouge, échos radar de précipitations, et impacts de foudre

27 Observations satellitaires pour le prévisionniste Produit cendres volcaniques 27

28 Nouvelle génération g de satellites, des améliorations attendues Progrès attendus 28 Satellite Européen METOP

29 Une meilleure résolution r pour la surveillance des cyclones Progrès attendus Progrès attendus également pour une meilleure résolution verticale des mesures de températures et d humidité, et pour l estimation des précipitations (en zones non couvertes par des radars sol) 29

30 Progrès attendus Observer les phénom nomènes avec une meilleure résolution, à plus haute fréquence 30 GOES-R Obs Rapid Scan 1 Minute

31 Conclusion Pas de prévision météorologique sans observation Les informations issues des satellites sont essentielles (mais utilisation en météo sous-optimale (données IR affectées par nuages). 31 Les prévisions météorologiques vont continuer à s améliorer, Du fait de l augmentation de la puissance de calcul permettant des modèles numériques plus performants Du fait de données satellitaires de plus en plus nombreuses, de meilleure résolution, et mieux assimilées IASI a permis d améliorer les prévisions mais utilisation en zone nuageuse reste à faire (forte non linéarité des processus nuageux dans l IR). Cependant les satellites ne font pas de prévision La prévision reste un exercice très difficile, surtout lorsqu elle concerne l avenir!!... ( Jacques Chirac)

32 32 Merci de votre attention

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