Etude de cas. La contamination par de la glace : le givrage des aéronefs +WMO

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1 La contamination par de la glace : le givrage des aéronefs Etude de cas Cette étude d un cas de givrage a été établie avec des moyens disponibles à Météo France. Il est souhaitable que d autres études établies par d autres services météorologiques viennent enrichir cet exposé des techniques de prévision. Bien entendu, le prévisionniste ne pourra ensuite appliquer ces techniques de prévision, que s il dispose de moyens équivalents. Le prévisionniste peut s en inspirer pour définir une technique adaptée à sa situation locale. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 1

2 Localisation de l événement : du givrage sévère en vol a été observé dans le centre de l Espagne, sur un intervalle de temps de seulement 1h30 (entre 0945 et 1115 UTC) et à des niveaux de vols compris entre FL100 et FL130 (700 et 600 hpa) pour des températures comprises entre 6 et 11 C. Cette étude rentre dans le cadre d une prévision de tous les jours pour définir des conditions givrantes. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 2

3 Situation générale Ces observations de givrage se situent à l arrière d un front pluvio-orageux qui se déplace vers le nord-est. De la convection se développe dans une région où la circulation est cyclonique. Cette convection s intensifie durant la matinée en suivant l évolution diurne propre à un début de printemps (le 2 avril dans cette zone le soleil se lève à 0600 UTC et il y a déjà 3 heures 45 d évolution diurne), le contexte topographique des plateaux (700 à 900 mètres d altitude) et reliefs (autour de 2000 mètres d altitude) du centre de l Espagne. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 3

4 observation aérologique La masse d air au sein de laquelle se développe cette convection est bien représentée par le radiosondage 1200 UTC de Santander (150 Nm sous le vent de la région d observation) Elle correspond à un CAPE élevé (592J/KG) avec suffisamment d humidité. Elle se révèle très propice au développement d une forte instabilité. Une analyse plus fine permet de préciser le développement de CU/TCU/CB dont les bases se situent en dessous de 800 hpa, et les sommets s étagent de 700 à 600 hpa pour les CU/TCU, et au moins 350 hpa pour les CB. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 4

5 observation satellitaire Dans la zone des observations de givrage, l image satellite IR thermique de 0945 UTC (satellite européen MSG ou Météosat 8) ne renseigne que sur la présence de petits systèmes nuageux individualisés correspondant probablement à de la convection importante La température des pixels nuageux avoisinant la zone d observation de givrage est de 2 C TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 5

6 observation satellitaire Ce document est un produit élaboré à partir des images du satellite Météosat 8 correspondant à une classification nuageuse automatique. Dans la zone des observations de givrage, il y a une une grande diversité et fragmentation de couleurs liées au caractère convectif de la situation. La signature des pixels correspond à des nuages très bas (probablement des stratus à la suite d averses) avec des nuages semitransparents au-dessus d autres nuages (probablement des voiles de cirrus cumulonimbo genitus qui s étirent dans le vent de sud-est en haute troposphère). TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 6

7 Le 02/04/2005 à 0945TU observation satellitaire Ce produit d un calcul composite des images dans différents canaux à 0945 UTC provenant du satellite Météosat 8 fait ressortir les nuages givrants en rouge. Dans la zone des observations de givrage, à une échelle fine, les conditions apparaissent très variables (pixels désignant des nuages à potentiel givrant comme ici, des pixels sommets trop froids ou trop chauds et des pixels indéterminés). Cependant, au moins quelques pixels des nuages givrants à l'heure et au lieu de l'observation. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 7

8 observation radar L imagerie radar du 2 avril 2005 à 0945 UTC présente un certain nombre d échos modérés et isolés en correspondance avec l existence d une convection bien développée dans la zone de l observation du givrage. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 8

9 On repère donc un scénario convectif Il fixe un givrage de type intermittent d intensité modérée à localement sévère dans les cumulonimbus. Dans ces nuages du genre CB, les niveaux des isothermes 0 C (780 hpa) et 20 C (520 hpa) situent les niveaux givrants entre les FL070 et FL170). Compte tenu de la position de l isotherme 0 C (bien au-dessus de la base des nuages), la présence de grosses gouttelettes (SLD) est envisagée dans ces nuages au stade de formation. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 9

10 Cette analyse effectuée à partir des observations et de la mise en évidence d un scénario classique peut-être prolongée en utilisant des produits élaborés provenant de modèles numériques. Ici, résultat du système SIGMA de Météo France. Image SIGMA à 0945 UTC, établie à partir d un modèle de prévision de 00 UTC (9 heures d échéance du modèle ALADIN) Trois couleurs pour 3 seuils de risque de conditions givrantes (potentiel atmosphérique). -jaune : risque faible -Orange : risque modéré à fort -Rouge : risque fort associé à des précipitations Le produit SIGMA est non discriminant dans la zone d observation de givrage. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 10

11 L indice de givrage associé au produit SIGMA, calculé à partir des valeurs de température et d humidité fournies par le modèle est seuillé entre 0 C et 15 C et 80 et 100%. Or l humidité prévue par le modèle à 0900 UTC dans la zone d observation du givrage est de seulement 75%! Cette situation convective est difficile à appréhender par un modèle dont la taille de la maille est trop grande pour simuler correctement la convection. Par contre, au nord-est de la zone d observation de givrage, dans la région frontale, siège de soulévements synoptiques, l image SIGMA est plus pertinente. La couleur rouge répond à un critére de fort risque de givrage, où les nuages à sommets relativement chauds s associent à la présence d eau surfondue en gouttelettes. Pour fixer l intensité du givrage, la présence de grosses gouttelettes (SLD) ou bruine surfondue serait à préciser. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 11

12 Cette situation qui rentre dans le cadre d une prévision de tous les jours du phénomène givrage demande pour un usage aéronautique de 6 à 9 heures d anticipation, le délai de rédaction d une carte du temps significatif. Pour cet exercice, le météorologiste en charge de prévision pour l aviation dispose en général : d une analyse et prévision synoptique du temps d une série de variables pronostiques en sortie de modéle numérique de données d observation qu il peut extrapoler. Auxquelles il peut ajouter parfois une expertise numérique basée sur un indice. Dans le cas de cette situation convective, l étude affinée d un sondage aérologique pertinent est très utile pour préciser la forme et l étendue verticale du risque. Par contre l apport de l expertise numérique est alors relativisé. TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 12

13 Carte de prévision du temps significatif le 2 avril 2005 à 0900 UTC La région où a été observé le givrage est incluse dans une zone de forte instabilité décrite avec des CB et des orages isolés et incluant un symbole de givrage modéré. L encadré du document rappelle aussi que CB et orages peuvent impliquer une intensité modérée à sévère de givrage (probabilité de rencontrer de gros éléments surfondus) TET1 aircraft icing- 12/2005- V1 13