FR3062484A1 - Procede et dispositif de meteorologie et produit programme d'ordinateur associe - Google Patents

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Abstract

Ce procédé de météorologie est prévu pour la détection et/ou la prévision de systèmes atmosphériques convectifs (2) dans l'atmosphère (3) d'une planète en fonction de données de radiance acquises via au moins un capteur de radiance (18) et représentatives de la radiance émise par une surface (6) de la planète et/ou des nuages (8) présents dans l'atmosphère, et/ou de données radar de surface acquises via au moins un radar (20) et représentatives de l'état de la surface de la planète. Le procédé comprend la détection d'un système atmosphérique convectif (2) en fonction conjointement des données de radiance et des données radar de surface, et/ou la prévision numérique d'un système atmosphérique convectif (2) avec assimilation numérique des données radars de surface ou en fonction conjointement des données de radiance et des données radar de surface.

Description

(® Mandataire(s) : LAVOIX.
® PROCEDE ET DISPOSITIF DE METEOROLOGIE ET PRODUIT PROGRAMME D'ORDINATEUR ASSOCIE.
FR 3 062 484 - A1
©) Ce procédé de météorologie est prévu pour la détection et/ou la prévision de systèmes atmosphériques convectifs (2) dans l'atmosphère (3) d'une planète en fonction de données de radiance acquises via au moins un capteur de radiance (18) et représentatives de la radiance émise par une surface (6) de la planète et/ou des nuages (8) présents dans l'atmosphère, et/ou de données radar de surface acquises via au moins un radar (20) et représentatives de l'état de la surface de la planète. Le procédé comprend la détection d'un système atmosphérique convectif (2) en fonction conjointement des données de radiance et des données radar de surface, et/ou la prévision numérique d'un système atmosphérique convectif (2) avec assimilation numérique des données radars de surface ou en fonction conjointement des données de radiance et des données radar de surface.
Figure FR3062484A1_D0001
Figure FR3062484A1_D0002
Procédé et dispositif de météorologie et produit programme d’ordinateur associé
La présente invention concerne le domaine de la détection et de la prévision météorologique, en particulier pour la détection et la prévision de systèmes atmosphériques convectifs, et notamment des caractéristiques de ces systèmes atmosphériques convectifs (vent, rafales de vent, précipitations, températures, pressions).
Un système atmosphérique convectif, aussi nommé « système convectif », désigne une structure météorologique localisée dans une zone géographique et ayant une activité intense caractérisée par des vents ascendants et descendants pouvant être violents, qui génèrent à la surface de la planète (sol ou mer) des vents puissants et des rafales de vent puissantes. Les températures et les pressions associées peuvent varier rapidement. Les précipitations associées à un système convectif sont généralement d’intensité et de cumul élevées.
Un système convectif apparaît, évolue rapidement et se déplace.
Un système convectif se caractérise notamment par la présence de nuages de grande extension verticale, cette extension verticale variant rapidement au cours de l’évolution du système convectif.
Lorsqu’un système convectif est mature, ses nuages forment un Cumulonimbus se présentant sous la forme d’une colonne nuageuse en forme d’enclume, s’étendant d’une première altitude de quelques centaines de mètres à partir de la surface de la planète jusqu’à une deuxième altitude pouvant atteindre plusieurs kilomètres.
Les systèmes convectifs sont, en dehors des cyclones, les structures météorologiques les plus dangereuses. Ils génèrent de nombreux incidents et accidents matériels et humains. Ils sont potentiellement très dangereux pour certaines activités humaines : aviation, navigation, activités offshore (exploitation pétrolière offshore, éolien offshore...)
Les systèmes convectifs peuvent apparaître sur terre ou en mer. Les plus gros systèmes convectifs se rencontrent en zone tropicale, en particulier en zone tropicale océanique.
La détection et la prévision des systèmes convectifs, en particulier en zone océanique tropicale, sont jusqu’à présent très mauvaises du fait notamment du manque de données, de la méconnaissance de la physique associée et de l’évolution rapide des systèmes convectifs.
Un des buts de l’invention est de proposer un procédé de météorologie qui permette de détecter et/ou de prévoir l’occurrence d’un système convectif et/ou les caractéristiques d’un tel système convectif, de manière fiable et simple à mettre en œuvre.
A cet effet, l’invention propose un procédé de météorologie mis en œuvre par ordinateur pour la détection et/ou la prévision de systèmes atmosphériques convectifs dans l’atmosphère d’une planète en fonction de données de radiance acquises via au moins un capteur de radiance, les données de radiance étant représentatives de la radiance émise par une surface de la planète et/ou des nuages présents dans l’atmosphère, et/ou de données radar de surface acquises sur la surface de la planète via au moins un radar, les données radar étant représentatives de l’état de la surface de la planète, le procédé comprenant
- la détection d’un système atmosphérique convectif en fonction conjointement des données de radiance et des données radar de surface, et/ou
- la prévision numérique d’un système atmosphérique convectif avec assimilation numérique des données radars de surface ou en fonction conjointement des données de radiance et des données radar de surface.
Les données de radiance fournissent des informations sur la présence de nuages dans la zone géographique surveillée et sur les caractéristiques de ces nuages. En particulier, les données de radiance permettent de déterminer les contenus en eau et en différents types d’hydrométéores de ces nuages, ainsi que l’extension verticale et la vitesse de variation d’extension verticale et/ou horizontale de ces nuages.
Les données radar sur une certaine bande de fréquence fournissent des informations sur la surface de la planète (sol ou mer) de façon indépendante de la présence de nuages dans la zone géographique surveillée. Ces informations permettent notamment de calculer des caractéristiques du vent à la surface de la planète ainsi que, dans le cas d’une zone maritime, des états de mer.
La combinaison des données de radiance et des données radar de surface permet de détecter un système convectif de manière fiable.
Les données de radiance et les données radar de surface peuvent être prises en compte, en sus d’autres données météorologiques et océanographiques conventionnelles telles que celles fournies par les grands centres de prévision météorologique, pour réaliser une prévision numérique d’un système convectif, également de manière fiable.
Selon des modes de mise en œuvre particulier, le procédé de météorologie comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la détection est réalisée en fonction d’une signature nuageuse du système atmosphérique convectif, de l’extension verticale du système atmosphérique convectif et/ou de la vitesse de variation de l’extension verticale et/ou horizontale de nuages du système atmosphérique convectif calculée(s) en fonction des données de radiance ;
- la détection est réalisée en fonction de caractéristiques de vent à la surface de la zone géographique calculées en fonction des données radar de surface ;
- la détection d’un système atmosphérique convectif en fonction des données de radiance et des données radar de surface déclenche la réalisation d’une prévision numérique du système atmosphérique convectif ;
- la prévision numérique d’un système atmosphérique convectif est réalisée en fonction de données météorologiques, de données océanographiques, des données de radiance et/ou des données radar de surface ;
- le procédé comprend l’assimilation numérique de données météorologiques, de données océanographiques, des données de radiance et/ou des données radar de surface pour réaliser la prévision numérique ;
- les données radar de surface sont acquises via au moins un radar à ouverture synthétique ;
- les données de radiance sont fournies par au moins un capteur de radiance embarqué dans un satellite, un aéronef, un navire, une station off-shore ou situé dans une station au sol, et/ou les données radar de surface de surface sont fournies par au moins un radar embarqué dans un satellite, un aéronef, un navire, une station off-shore ou situé dans une station au sol.
L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour la mise en oeuvre d’un procédé de météorologie tel que défini ci-dessus lorsqu’il est exécuté sur un ordinateur.
L’invention concerne encore un dispositif électronique de météorologie configuré pour la mise en oeuvre d’un procédé de météorologie tel que défini ci-dessus, comprenant un module d’acquisition pour l’acquisition des données de radiance et des données radar de surface, ainsi qu’un module de détection configuré pour réaliser la détection d’un système convectif et/ou un module de simulation configuré pour réaliser la prévision numérique d’un système atmosphérique convectif.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une représentation schématique d’un système convectif et d’un système de météorologie configuré pour la détection et/ou la prévision d’un système convectif ;
- la Figure 2 est une représentation schématique du système de météorologie ; et
- la Figure 3 est un organigramme d’un procédé de météorologie mis en oeuvre par ordinateur.
Le système atmosphérique convectif 2 (ou système convectif 2) illustré sur la Figure 1 est formé dans une atmosphère 3 entourant une planète 4, ici la Terre, la planète 4 présentant une surface 6.
Le système convectif 2 se situe dans une zone géographique, ici une zone maritime. La surface 6 considérée est donc la surface de la mer. En variante, il se situe dans une zone continentale et la surface 6 est le sol. Au cours de son évolution, le système convectif 2 peut se déplacer à la surface 6 de la planète 4 et changer de taille verticalement et/ou horizontalement.
Le système convectif 2 comprend des nuages 8. Les nuages 8 illustrés correspondent à un système convectif 2 mature. Les nuages 8 forment un Cumulonimbus (Cb). Ils présentent une forme de colonne nuageuse élargie à son sommet, ou forme dite « d’enclume >>. Lorsque l’évolution du système convectif 2 est moins avancée, les nuages 8 ont la forme de cumulus à extensions verticales moins importantes, de type Cumulus Congestus.
Les nuages 8 s’étendent verticalement entre une première altitude H1 de quelques centaines de mètre à partir de la surface 6 et une deuxième altitude H2 de plusieurs kilomètres à partir de la surface 6.
Le système convectif 2 possède une activité météorologique intense caractérisée par des vents ascendants 10 et des vents descendants 12 qui peuvent être très violents.
Les vents ascendants 10 sont générés par de l’air chaud qui monte de la base vers le sommet du système convectif 2 par effet de convection. Inversement, les vents descendants 12 sont générés par de l’air froid turbulent qui descend vers la base du système convectif 2.
Les vents descendants 12 génèrent des vents et des rafales de vent 14 puissants à la surface 6 de la planète 4 quand ils rencontrent cette surface 6, par déflection horizontale des vents descendants 12. Ces vents et rafales de vent 14 peuvent s’avérer dangereux pour certaines activités humaines : aviation, navigation, installation offshore (exploitation pétrolière offshore, installation éolienne offshore...).
Un système de météorologie 16 comprend au moins un capteur de radiance 18, et/ou au moins un radar 20 et un dispositif électronique de météorologie 26 configuré pour détecter et/ou prévoir un système convectif en fonction de données de radiance et/ou de données radar fournies respectivement par le capteur de radiance 18 et/ou par le radar 20.
Un seul capteur de radiance 18 embarqué dans un satellite d’observation 22 est représenté sur la Figure 1. Cependant, le système de météorologie 16 peut comprendre un ou plusieurs capteurs de radiance 18. En outre, chaque capteur de radiance 18 peut être embarqué dans un satellite, un aéronef, un navire, une station off-shore ou situé dans une station au sol.
Un seul radar 20 embarqué dans un satellite d’observation 24 est représenté sur la Figure 1. Cependant, le système de météorologie 16 peut comprendre un ou plusieurs radars 20. En outre, chaque radar 20 peut être embarqué dans un satellite, un aéronef, un navire, une station off-shore ou situé dans une station au sol.
Par ailleurs, un même engin, par exemple un même satellite d’observation 22, 24, peut embarquer un ou plusieurs capteur(s) de radiance 18 et/ou un ou plusieurs radar(s) 20.
Un satellite d’observation 22, 24 est géostationnaire et/ou décrit une orbite autour de la planète 4, notamment une orbite polaire.
Le capteur de radiance 18 est configuré pour capter les radiances émises par la planète 4 et son atmosphère 3. Le capteur de radiance 18 est par exemple un radiomètre scannant.
Les données de radiances obtenues via le capteur de radiance 18 sont représentatives des radiances émises par la planète 4 et par son atmosphère 3.
Les radiances émises par la planète 4 et son atmosphère 3 dans une zone géographique considérée dépendent des nuages et de la quantité d’eau (liquide, vapeur, glace) présent dans l’atmosphère ainsi que des caractéristiques de ces nuages et des hydrométéores en phase liquide, vapeur ou solide (glace) présents dans ces nuages, dans la zone considérée.
Les données de radiances permettent donc de détecter notamment la présence de nuages, leurs contenus en hydrométéores, leur extension verticale et leur vitesse de variation d’extension verticale et/ou horizontale, dans une zone géographique. Une vitesse de variation d’extension verticale et/ou horizontale est par exemple déterminée à partir d’une série de données de radiances successives.
II est possible d’utiliser un ou plusieurs capteurs de radiance 18 sensible(s) aux rayonnements ultraviolets (UV), visibles (Vis), infrarouges (IR) et/ou aux micro-ondes (MO).
Dans un mode de réalisation préféré, le système de météorologie 16 comprend au moins un capteur de radiance 18 sensible aux rayonnements infrarouges (IR).
Les données de radiance comprennent par exemple la température de brillance du sommet des nuages 8. Cette température de brillance est déduite des rayonnements infrarouges émis vers le haut, à partir des nuages 8, qui dépendent des extensions verticales de ces nuages 8. Plus l’extension verticale est grande, plus la température du sommet des nuages est faible. Ainsi, les rayonnements infrarouges des nuages 8 sont corrélés à leurs extensions verticales. La différence entre deux mesures successives permet de déterminer la vitesse de variation d’extension verticale et/ou horizontale.
Chaque radar 20 est configuré pour fournir des données radar représentatives de la surface 6 de la planète 4, en particulier des données représentatives de l’état de surface de la mer dans une zone maritime.
Chaque radar 20 est configuré pour mesurer un rayonnement radar (ou écho radar) réfléchi par la surface 6 de la planète 4.
Chaque radar 20 comprend un émetteur radar pour émettre des rayonnements radar incident vers la surface 6 de la planète 4 et un récepteur radar pour récupérer un rayonnement radar (ou échos radar) réfléchi par la surface 6 de la planète 4.
De préférence, chaque radar 20 est configuré pour fournir des données radar représentatives de la surface 6 de la planète 4 à travers les nuages 8. II est possible d’utiliser un ou plusieurs radar(s) 20 à ouverture synthétique, qui permet de mesurer avec une plus grande précision un écho radar de la surface 6 de la planète 4 à travers les nuages 8, même si ceux-ci ne traversent que partiellement les nuages
Par ailleurs, le ou les radar(s) 20 utilisé(s) peuvent être en bandes C, X, Ku, K et/ou W, ou toute autre bande qui permettrait de reconstituer l’état de la surface 6 de la planète 4.
Dans un mode de réalisation particulier, le système de météorologie 16 comprend au moins un radar 20 à ouverture synthétique en bandes C, de préférence embarqué dans un satellite d’observation à orbite polaire.
Les données radar de surface permettent notamment de calculer une ou plusieurs caractéristique(s) du vent à la surface 6 de la planète 4.
Dans une zone maritime, la connaissance de l’état de surface de la mer (rugosité) permet d’en déduire des caractéristiques du vent à la surface de la mer. Plus le vent est fort, plus la mer est agitée et plus la rugosité de la surface 6 est importante. Les données radar permettent de déterminer la rugosité de la surface 6 et, par inversion, d’en déduire le vent et les vagues à la surface 6.
Tel que représenté sur la Figure 2, le dispositif de météorologie 26 comprend un module d’acquisition 28 configuré pour l’acquisition des données de radiance fournies par le capteur de radiance 18 et des données radar de surface fournies par le radar 20. Le module d’acquisition 28 est configuré pour recevoir les données de radiance et les données radar provenant du capteur de radiance 18 et du capteur radar 20.
Le dispositif de météorologie 26 comprend un module de détection 32 configuré pour détecter la présence d’un système convectif en fonction des données de radiance et des données radar de surface acquises par le module d’acquisition 28.
Les données de radiance et les données radar de surface acquises et exploitées pour la détection d’un système convectif 2 sont utilisées directement, sans traitement préalable par un centre de prévision météorologique.
Le module de détection 32 est configuré par exemple pour évaluer l’extension verticale et/ou la vitesse de variation d’extension verticale et/ou horizontale des nuages dans une zone géographique en fonction des données des radiance, et pour calculer au moins une caractéristique du vent à la surface 6 de la zone géographique considérée en fonction des données radar, par exemple une vitesse du vent à la surface 6 de la planète 4.
Typiquement, la combinaison de vents et de rafales de vent 14 puissantes à la surface 6 de la mer et de nuages 8 de grande extension verticale dans une zone est caractéristique de la présence d’un système convectif 2. Les vents et les rafales de vent 14 sont notamment plus fortes sous et à proximité du système convectif 2 qu’aux alentours plus éloignés du système convectif 2. La combinaison des données de radiance en altitude et des données radar de surface permet donc une détection très fiable d’un système convectif.
Dans un mode de réalisation, le module de détection 32 est configuré pour déterminer qu’un système convectif 2, en formation ou en phase mature, est présent dans une zone géographique sur la base d’une fonction de détection prédéterminée indiquant l’existence d’un système convectif en fonction, d’une part, des caractéristiques du vent à la surface 6 de la zone géographique considérée et, d’autre part, de l’extension verticale de nuages 8 au-dessus de la zone et/ou d’une vitesse de variation d’extension verticale et/ou horizontale des nuages 8 au-dessus de la zone géographique considérée.
Dans un mode de réalisation, le module de détection 32 détermine qu’un système convectif 2 est présent dans une zone géographique si, cumulativement, les caractéristiques du vent à la surface 6 de la zone considérée sont supérieures à des seuils et si l’extension verticale des nuages correspondants au système convectif 2 audessus de la zone géographique considérée est supérieure à un seuil d’extension verticale et/ou si la vitesse de variation d’extension verticale est supérieure à un seuil de vitesse de variation.
En option, le dispositif de météorologie 26 comprend un module d’alerte 34 configuré pour générer un signal d’alerte en cas de détection d’un système convectif 2 par le module de détection 32.
Le signal d’alerte est par exemple émis sous la forme d’un signal radio, d’un signal lumineux (visible, laser, etc), d’un message envoyé via un réseau téléphonique (sms, mms, etc) ou d’un message envoyé via l’Internet sous quelque forme qu’il soit (email, page web, etc).
Le signal d’alerte est par exemple émis vers un utilisateur tel qu’un organisme de prévision météorologique 36 ou un centre opérationnel de commandement civil (industriel ou institutionnel) ou militaire 37, un aéronef 38, un navire 40 ou une installation offshore 42 présent(e)s dans, se dirigeant vers, ou susceptible de se diriger vers la zone dans laquelle a été détecté le système convectif 2.
Le dispositif de météorologie 26 comprend ici un module de simulation 44 configuré pour calculer une prévision numérique du système convectif 2 détecté.
La prévision numérique est une simulation numérique réalisée au moyen d’un modèle numérique qui est exécuté par le module de simulation 44. La prévision numérique prévoit l’évolution future du système convectif 2 au cours du temps. La prévision numérique est par exemple donnée pour une période d’une à plusieurs dizaines d’heures, voir au-delà.
La prévision numérique est réalisée par simulation numérique à partir de données météorologiques et de données océanographiques conventionnelles fournies par une source de données météorologiques et océanographiques 30.
Les données météorologiques et les données océanographiques conventionnelles sont par exemple obtenues à partir d’un réseau de stations météorologiques, de satellites météorologiques, d’instruments de mesures embarqués dans des engins (aéronef, navires...), reçue brutes et/ou après traitement par un ou plusieurs centre(s) de prévision météorologique (analyses et prévisions météorologique numériques sur grille). Chaque centre de prévision météorologique est par exemple mondial, continental, national ou régional selon la zone géographique de compétence pour laquelle il fournit les données.
Les données météorologiques et les données océanographiques conventionnelles sont obtenues par exemple à partir de la Veille Météorologique Mondiale, en particulier par le Système Mondial d’Observation (SMO) et/ou par le Système Mondial de Traitement de données (SMTD), par exemple via le Système Mondial de Télécommunications (SMT ou GTS pour « Global Télécommunication System » en anglais).
En option, la prévision numérique est réalisée en outre en fonction des données de radiance et/ou des données radar de surface fournies respectivement par le capteur de radiance 18 et le radar 20, en sus des données météorologiques et des données océanographiques conventionnelles.
De préférence, les données de radiance et les données radar acquises et exploitée pour la prévision d’un système convectif en sus des données météorologiques et des données océanographiques, sont utilisées directement, sans traitement préalable par un centre de prévision météorologique.
Le module de simulation 44 utilise donc comme données d’entrée des données météorologiques et océanographiques conventionnelles, et, en option, les données de radiance et/ou les données radar de surface, et fournit en sortie une prévision numérique 46 représentative du système convectif 2.
Les données météorologiques et océanographiques conventionnelles et, en option les données de radiance et/ou les données radar de surface, sont par exemple notamment utilisées comme conditions initiales pour le modèle numérique de système convectif, la simulation étant réalisée à partir de ces conditions initiales.
Un système convectif 2 étant une structure météorologique tridimensionnelle. Le module de simulation 44 est de préférence configuré pour réaliser une simulation tridimensionnelle du système convectif 2.
Dans un mode de réalisation, le module de simulation 44 est configuré pour actualiser la prévision numérique en fonction de données météorologiques et des données océanographiques conventionnelles, et, en option, des données de radiance et/ou des données radar de surface, acquises après le début de la simulation numérique.
Avantageusement, pour ce faire, le module de simulation 44 est configuré pour l’assimilation numérique de données, en particulier pour l’assimilation de données météorologiques et de données océanographique classiques, et, en option, des données radiance et/ou des données radar de surface.
L’assimilation de données permet de tenir compte de différences entre des données prévues pour un instant donné et de données observées à ce même instant pour actualiser et corriger la prévision numérique.
En option, le dispositif de météorologie 26 comprend un module de restitution 48 pour restituer le résultat de la simulation.
Dans un mode de réalisation, le module de restitution 48 est configuré pour la génération de bulletins à partir du résultat de la simulation, et leur affichage sur un écran de visualisation 50 et/ou leur impression sur une imprimante 52.
En option ou en variante, le module de restitution 48 est configuré pour l’envoie du résultat de simulation et/ou d’un bulletin via un réseau de communication 54 vers un ou plusieurs utilisateurs, tels qu’un organisme de prévision météorologique 36, un centre opérationnel de commandement 37 civil (industriel ou institutionnel) ou militaire, un aéronef 38, un navire 40 ou une installation offshore 42 présent(e)s dans, se dirigeant vers, ou susceptible de se diriger vers la zone dans laquelle a été détecté le système convectif 2.
Le dispositif de météorologie 26 comprend une unité de traitement d’information 56 comprenant une mémoire 58 informatique et un ou plusieurs processeurs 60 associé(s) à la mémoire 58.
Dans l’exemple de la Figure 2, le module d’acquisition 28, le module de détection 32, le module d’alerte 34, le module de simulation 44 et le module de restitution 48 sont réalisés chacun sous la forme d’une application logicielle comprenant des instructions de code informatiques enregistrées dans la mémoire 58 et exécutable par le(s) processeur(s) 60.
En variante non représentée, le module d’acquisition 28, le module de détection 32, le module d’alerte 34, le module de simulation 44 et/ou le module de restitution 48 est(sont) implémenté(s) sous la forme d’au moins un composant logique programmable, tel qu’un FPGA (de l’anglais « Fiel Programmable Gâte Array») ou d’un circuit intégré spécifique, tel qu’un ASIC (de l’anglais « Application Spécifie Integrated Circuit »).
De préférence, le système de météorologie 16 comprend un dispositif de stockage informatique 62 (par ex un serveur de stockage ou un disque dur) configuré pour le stockage des données de radiances et des données radar fournies par chaque capteur de radiance 18 et chaque radar 20, en option des données météorologiques et océanographiques additionnelles, ainsi que des résultats des simulations numériques.
Le dispositif de météorologie 26 est par exemple situé dans une installation à terre, dans une installation offshore ou embarqué dans un engin (aéronef, drone, navire, véhicule terrestre...).
Dans un exemple particulier, le dispositif de météorologie 26 est situé dans une station terrestre 62 de surveillance météorologique. Le dispositif de météorologie 26 reçoit les données de radiance et les données radar collectées par le capteur de radiance 18 et le radar 20.
Le fonctionnement du dispositif de météorologie 26 va à présent être décrit en référence à la Figure 3 illustrant un organigramme d’un procédé de météorologie mis en oeuvre par ordinateur.
Lors d’une étape d’acquisition 100, le module d’acquisition 28 acquiert des données de radiance et des données radar relatives à une zone géographique, obtenue respectivement par le capteur de radiance 18 et le radar 20.
Ensuite, lors d’une étape de détection 110, le module de détection 32 détecte la présence d’un système convectif dans la zone géographique considérée en fonction des données de radiance et/ou des données radar de surface acquises lors de l’étape d’acquisition 100.
Pour ce faire, le module de détection 32 calcule l’extension verticale des nuages et/ou leur vitesse de variation d’extension verticale et/ou horizontale dans la zone géographique considérée à partir des données de radiance, et calcul au moins une caractéristique du vent à la surface 6 de la planète 4 dans la zone géographique considérée en fonction des données radar de surface, et détermine la présence ou non d’un système convectif 2 en fonction de l’extension verticale calculée et/ou de la vitesse de variation d’extension verticale et/ou horizontale calculée et de chaque caractéristique du vent calculée.
En option, lors d’une étape d’alerte 120, le module d’alerte 34 émet un signal d’alerte si la présence d’un système convectif 2 a été détectée.
Lorsqu’un système convectif 2 est détecté, une étape de simulation 130 est déclenchée.
Lors d’une étape de simulation 130, le module de simulation 44 calcule une prévision numérique du système convectif 2 détecté, en fonction des données météorologiques et océanographiques conventionnelles, et, en option, en fonction des données de radiance et/ou des données radar de surface fournies par le capteur de radiance 18 et le radar 20, en utilisant un modèle numérique.
En option, le module de simulation 44 calcule la prévision avec assimilation de données, en particulier de données météorologiques et océanographiques conventionnelles, des données de radiance et/ou des données radar de surface acquises au fur et à mesure de l’évolution du système convectif 2, en particulier après la détection du système convectif 2 et après le démarrage de la simulation numérique.
En option, lors d’une étape restitution 140, le module de restitution 48 restitue le résultat de la simulation ou d’un bulletin associé, par affichage, impression et/ou transmission à un système distant, par exemple un serveur internet ou un utilisateur tel qu’un organisme de prévision météorologique 36, un centre opérationnel de commandement 37, un aéronef 38, un navire 40 ou une installation offshore 42,
Dans une variante, le procédé de météorologie comprend la détection d’un système convectif, et l’émission d’un signal d’alerte, mais ne comprend pas de prévision numérique et de restitution. Le procédé de météorologie permet seulement de détecter un système convectif et d’alerter, mais pas de prévoir son évolution.
Le procédé et le dispositif de météorologie permettent de détecter un système convectif et/ou de prévoir l’évolution d’un système convectif de manière fiable, en croisant des données de radiance avec des données radar de surface.
Les données de radiance et les données radar de surface permettent la détection d’un système convectif et l’émission d’une alerte mais peuvent aussi servir de conditions initiales permettant d’établir une prévision numérique fiable par simulation numérique, via un modèle numérique. La prévision peut être réalisée à plusieurs heures avec un degré de confiance élevé.
Le procédé et le dispositif de météorologie permettent d’alerter de la présence d’un système convectif dans une zone déterminée, ce qui permet à un aéronef ou un navire d’éviter la zone considérée, ou à une installation offshore de se mettre dans une configuration de mise en sécurité.
La détection et la prévision sont réalisées à partir de données obtenues à distance sans nécessiter d’obtenir des données mesurée in-situ à la surface de la mer ou dans le système convectif.
La prévision numérique du système convectif avec assimilation de données, dont éventuellement les données de radiance et/ou les données radar de surface, permet de corriger la prévision numérique au fur et à mesure de l’évolution du système convectif pour en améliorer la précision.
Le procédé et le dispositif de météorologique ont été décrits plus particulièrement dans une application pour la détection et la prévision d’un système convectif à la surface de la Terre.
Le procédé et le dispositif de surveillance et/ou de prévision météorologiques sont applicables de manière plus générale à toute planète possédant une atmosphère active, telle que Mars.
Par ailleurs, l’utilisation des données de radiance et/ou des données radar de surface pour la prévision numérique d’un système convectif permet d’obtenir une prévision numérique fiable et facile à mettre en oeuvre indépendamment d’une détection réalisée préalablement avec ces données de radiance et ces données radar de surface.
Ainsi, l’invention concerne aussi de manière générale une procédé de météorologie dans lequel une prévision numérique d’un système convectif est réalisée en fonction des données de radiance et des données radar de surface, prise comme données d’entrée, par exemple pour des conditions initiales, et/ou comme données d’assimilation.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1Procédé de météorologie mis en œuvre par ordinateur pour la détection et/ou la prévision de systèmes atmosphériques convectifs (2) dans l’atmosphère (3) d’une planète en fonction de données de radiance acquises via au moins un capteur de radiance (18), les données de radiance étant représentatives de la radiance émise par une surface (6) de la planète et/ou des nuages (8) présents dans l’atmosphère, et/ou de données radar de surface acquises sur la surface de la planète via au moins un radar (20), les données radar étant représentatives de l’état de la surface de la planète, le procédé comprenant :
    - la détection d’un système atmosphérique convectif (2) en fonction conjointement des données de radiance et des données radar de surface, et/ou
    - la prévision numérique d’un système atmosphérique convectif (2) avec assimilation numérique des données radars de surface ou en fonction conjointement des données de radiance et des données radar de surface.
  2. 2. - Procédé de météorologie selon la revendication 1, dans lequel la détection est réalisée en fonction d’une signature nuageuse du système atmosphérique convectif (2), de l’extension verticale du système atmosphérique convectif et/ou de la vitesse de variation de l’extension verticale et/ou horizontale de nuages (8) du système atmosphérique convectif calculée(s) en fonction des données de radiance.
  3. 3. - Procédé de météorologie selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la détection est réalisée en fonction de caractéristiques de vent à la surface (6) de la zone géographique calculées en fonction des données radar de surface.
  4. 4. - Procédé de météorologie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détection d’un système atmosphérique convectif (2) en fonction des données de radiance et des données radar de surface déclenche la réalisation d’une prévision numérique du système atmosphérique convectif.
  5. 5. - Procédé de météorologie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la prévision numérique d’un système atmosphérique convectif est réalisée en fonction de données météorologiques, de données océanographiques, des données de radiance et/ou des données radar de surface.
  6. 6. - Procédé de météorologie selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant l’assimilation numérique de données météorologiques, de données océanographiques, des données de radiance et/ou des données radar de surface pour réaliser la prévision numérique.
  7. 7, - Procédé de météorologie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les données radar de surface sont acquises via au moins un radar (20) à ouverture synthétique.
  8. 8. - Procédé de météorologie selon l’une quelconque des revendications
    5 précédentes, dans lequel les données de radiance sont fournies par au moins un capteur de radiance (18) embarqué dans un satellite (22), un aéronef, un navire, une station offshore ou situé dans une station au sol, et/ou les données radar de surface sont fournies par au moins un radar embarqué dans un satellite, un aéronef, un navire, une station offshore ou situé dans une station au sol.
  9. 10 9.- Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre d’un procédé de météorologie selon l’une quelconque des revendications précédentes lorsqu’il est exécuté sur un ordinateur.
    10.- Dispositif électronique de météorologie configuré pour la mise en œuvre d’un procédé de météorologie selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant un 15 module d’acquisition (28) pour l’acquisition des données de radiance et des données radar de surface, ainsi qu’un module de détection (32) configuré pour réaliser la détection d’un système convectif et/ou un module de simulation (44) configuré pour réaliser la prévision numérique d’un système atmosphérique convectif.
    2/3 co ο CM
    3/3
    100
    110
    120
    130
    140
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3857269A4 (fr) * 2018-09-28 2022-06-22 Aquanty Inc. Procédé et système de simulation et de prévision en temps réel dans un environnement hydrologique entièrement intégré
CN112287296B (zh) * 2020-10-13 2023-05-26 北京师范大学 一种基于双波段闪烁仪的地表水热通量测算方法
CN113126122B (zh) * 2021-04-02 2023-03-28 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 干涉成像高度计与激光雷达双星伴飞海洋观测方法及系统
CN114019514B (zh) 2021-11-25 2022-11-01 浙江省气象台 一种雷暴大风预警方法、系统、设备及终端
CN115629388B (zh) * 2022-12-23 2023-02-28 成都远望探测技术有限公司 一种基于红外和微波成像仪数据的雷达回波模拟方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8818029B1 (en) * 2010-05-27 2014-08-26 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama, For And On Behalf Of The University Of Alabama In Huntsville Weather forecasting systems and methods

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10761242B1 (en) * 2015-11-24 2020-09-01 Board of Trustees of the Unviersity of Alabama, for and on behalf of the University of Alabama in Huntsville Systems and methods for forecasting lightning and severe storms

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8818029B1 (en) * 2010-05-27 2014-08-26 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama, For And On Behalf Of The University Of Alabama In Huntsville Weather forecasting systems and methods

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BRUSCH S ET AL: "Synergetic Use of Radar and Optical Satellite Images to Support Severe Storm Prediction for Offshore Wind Farming", IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING, IEEE, USA, vol. 1, no. 1, 1 March 2008 (2008-03-01), pages 57 - 66, XP011234188, ISSN: 1939-1404, DOI: 10.1109/JSTARS.2008.2001838 *
LEONID P BOBYLEV ET AL: "Arctic Polar Low Detection and Monitoring Using Atmospheric Water Vapor Retrievals from Satellite Passive Microwave Data", IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 49, no. 9, 1 September 2011 (2011-09-01), pages 3302 - 3310, XP011381878, ISSN: 0196-2892, DOI: 10.1109/TGRS.2011.2143720 *

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