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SIGMA Système dIdentification des zones Givrantes en Météorologie Aéronautique DPrévi/Aéro Atelier « Fusion de données » Le 18 octobre 2011.

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1 SIGMA Système dIdentification des zones Givrantes en Météorologie Aéronautique DPrévi/Aéro Atelier « Fusion de données » Le 18 octobre 2011

2 Fil conducteur Quest ce que le givrage SIGMA : fusion de données Schéma de fonctionnement de SIGMA Etude de cas Vérification

3 Pourquoi identifier les zones givrantes ? Dangereux USA : 583 accidents (800 morts) sur 19 années Accident de l ATR72 à Chicago, oct 1994 Accidents de Pau jan 2007, de Buffalo février 2009 Modifie le comportement de lavion laérodynamisme : Profil des ailes les sondes perturbées …. Ross Paulson photography Source NASA-Lewis Research Center Source : ONERA

4 …Pourquoi identifier les zones givrantes ? Impact économique -> Coûts à lusage 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

5 Impact économique -> coûts à la conception : Investissements dans la conception des avions Développement de moyens de certifications : soufflerie, codes numériques de simulation daccrétion… La certification des avions : campagnes de certifications en vol… …Pourquoi identifier les zones givrantes ?

6 Formation du givre Besoin dun outil de détection des zones givrantes Leau reste liquide à des températures négatives et les gouttelettes congèlent à limpact. Etat instable, difficile à prévoir

7 SIGMA : Système dIdentification 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… Un outil…..SIGMA

8 Fil conducteur Quest ce que le givrage SIGMA : fusion de données Schéma de fonctionnement de SIGMA Etude de cas Vérification = prévision versus observation

9 Arbre de décision SIGMA : Fusion de données Satellite MSG Modèle de prévision numérique Indice de givrage IR, classif nuageuse, NG, T° et P top cloud 1 5min / 4km 2D composite Lame deau reflectivité 15min / 1km Aladin 3h / 11km Ou Arome 1h/2,5km Radar Risque de givrage 15 minutes/ 1km Optional Vertical Motion threshold

10 Fil conducteur Quest ce que le givrage SIGMA : fusion de données Schéma de fonctionnement de SIGMA Etude de cas Vérification

11 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

12 Imagerie satellite : Couverture nuageuse ? Nuages givrants Classification nuageuse Infra rouge Terre Trop froid Semi transparent

13 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?

14 Imagerie radar: Type de précipitations? Convection : intensité de la réflectivité radar (>37DBZ) associée aux impacts de foudre Pluie au temps passé : image lame deau Pluie au temps présent : réflectivité 2D

15 Modèle : ALADIN AROME Domaine Résolutio n Echéanc e Niveaux utilisés Paramètres ALADI N Europe 0,1° =11km 3 heures =>1 heure 1000,950,925, 900,850,800,700,600,500,400hPa T, HU, Z, … AROM E France + pays proches 0,025° =2,5km Ttes les heures + Microphysique

16 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 destimer si on se trouve en présence deau liquide ou solide

17 Modèle : Calcul de lindice givrage Basé sur les champs de température (0°C /-18°C) et dhumidité (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

18 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

19 SIGMA : Résultat Extension verticale de la couche Détection de nuages/sol Convection Pluie au temps passé Indice de givrage= zone potentiellement givrante relié à lextension verticale Précipitations Microphysique ALADIN AROME SIGMA Nature du sommet du nuage

20 SIGMA en OBJETS

21 Fil conducteur Quest ce que le givrage SIGMA : fusion de données Schéma de fonctionnement de SIGMA Etude de cas Vérification

22 Etude de cas AIREP de Bordeaux: -le 14/05/2011 à 07h35 TU givrage fort dans le 50° à 20/30 NM de laéroport, -observé par plusieurs avions en descente -entre FL070 et FL120. (775hPa et 550hPa) Iso 0°C au FL70 Zone saturée Autour de 700hPa

23 Imagerie du 14 mai 2011 à 0730TU Faible intensité radar Nuage givrant À coté Topcloud trop froid Cu Sc moyen T°top - 8°C -18°C En approche de Bdx Nuages givrants Radar_reflectivité IR Classif

24 Eau nuageuse jusque 0,11g/kg Graupel jusque 0,39g/kg 07TU 08TU EAU NUAGEUSE GRAUPEL

25 Coupes selon la trajectoire du 50° en approche de BDX 07TU 08TU ISO-0°C Extension du givrage observé 775hPa-550 hPa

26 SIGMA pour le 14 mai 2011 entre 07TU et 0730TU ALADIN AROME 0700TU 0730TU

27 SIGMA pour le 14 mai 2011 entre 07TU et 0730TU ALADIN AROME 0700TU 0730TU

28 Infos pratiques Basé uniquement sur des données opérationnelles Résolution de SIGMA : 1km = celle de limage radar Domaine : celui de la composite radar => évolution possible avec la mosaïque européenne. Limité au domaine Arome pour lutilisation de la microphysique Disponible : toutes les 15 minutes Où : site de DPrevi/Aero : /dodo.meteo.fr/givrage (http://previaero/web/wiki/Accueil image givrage) Evolution : taille du domaine, améliorer lutilisation de la microphysique, la prévision…

29 Fil conducteur Quest ce que le givrage SIGMA : fusion de données Schéma de fonctionnement de SIGMA Etude de cas Vérification

30 Validation : constitution de la base de données observées Pas dobservation 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… ATR42 TB20 BE58 BE20

31 RETOUR : DA42 80 LFLN N4625 E LFBK N4614 E g N4617 E N4621 E00236 orage convection bruine turbulence neige grêle TAF METAR TEMSI + SIGMA

32 Vérification - En cours …Premiers résultats Echantillon de cas de : –Givrage de nov 2008 à fin 2010 = 1/5 cas de léchantillon de données observées, (350 cas) –Non givrage : 2010, les horaires où du givrage a été observé sur le domaine =4/5 cas de léchantillon de données observées Premiers résultats – Domaine de validation de 30x30 km 2 POD probabilité de détection =80% PODNO probabilité de détection du non =87% FAR fausse alerte = 30% – Domaine de validation de 3x3 km 2 POD probabilité de détection =50% PODNO probabilité de détection = 87% FAR fausse alerte = 45% Etude se poursuit, avec ALADIN et limpact de chacun des éléments constituants SIGMA …

33 AVIATION WEATHER FORECAST DEPT.


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