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ICE-GENESIS, mesurer la neige dans les nuages

26 janvier 2021, 4 Commentaire(s)

Dans le cadre du projet ICE-GENESIS, financé par le programme de recherche et d’innovation de l’Union Européenne Horizon 2020 dans le cadre de la convention N°824310, une campagne de mesures aéroportées et depuis le sol est en cours dans le Jura pendant cette deuxième quinzaine de janvier, afin d’étudier les précipitations sous forme de neige. MétéoSuisse y contribue en apportant son expertise en prévision pour identifier et localiser des conditions météorologiques d’intérêt pour la campagne. Dans ce blog, découvrez l’objectif de cette campagne et les prévisions météorologiques réalisées. Une fois la campagne terminée, un blog présentera les résultats.

ICE-GENESIS, campagne pour étudier la neige grâce à des mesures aéroportées et depuis le sol.
ICE-GENESIS, campagne pour étudier la neige grâce à des mesures aéroportées et depuis le sol.

Objectifs de la campagne ICE-GENESIS

L’objectif du projet ICE GENESIS est de mieux simuler les phénomènes de givrage sur les aéronefs. Plus d’informations sont disponibles (en anglais) sous https://www.ice-genesis.eu/. Dans le cadre de ce projet, une campagne de mesures pour étudier la neige grâce à des mesures aéroportées et depuis le sol est organisée à la Chaux-de-Fonds, où différents instruments ont été installés au sol, notamment des radars météorologiques. 

La figure ci-dessous montre le radar Doppler du Laboratoire de Télédétection Environnementale de l’EPFL (LTE, www.lte.epfl.ch). Cet instrument permet de mesurer non seulement l’intensité des précipitations, mais également la vitesse relative des hydrométéores (gouttes de pluie ou flocons de neige) ainsi que leur forme approximative (plutôt sphérique ou plutôt oblong). Grâce à la collaboration existante entre le LTE et MétéoSuisse, nous avons été sollicités pour des prévisions lors de la campagne ICE-GENESIS.

Affichage aggrandi: Radar “MXPol” du LTE (www.lte.epfl.ch) au Mont Cornu.
Radar “MXPol” du LTE (www.lte.epfl.ch) au Mont Cornu.
Photo: Alexis Berne

En complément, des vols avec un avion scientifique, l’ATR 42 SAFIRE, sont prévus pour mesurer les propriétés microphysiques de la neige à l’intérieur même des nuages. La comparaison des mesures in-situ de l’avion avec les mesures radars réalisées depuis le sol devrait permettre d’enrichir les connaissances scientifiques sur la neige et sur les phénomènes de givrage associés aux précipitations en aéronautique.

Affichage aggrandi: L'avion de recherche SAFIRE (Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement), ATR42 spécialement équipé et instrumenté pour la recherche scientifique.
L'avion de recherche SAFIRE (Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement), ATR42 spécialement équipé et instrumenté pour la recherche scientifique.
Image @SAFIRE

Trajet de l'avion entre Dijon et les Eplatures

Afin de mesurer la neige in-situ grâce aux capteurs aéroportés, un circuit de vol spécifique a été imaginé entre Dijon, aérodrome de décollage de l’avion, et la zone d’échantillonnage autour des Eplatures.

Affichage aggrandi: Trace du vol depuis Dijon jusqu'à la zone d'échantillonnage autour des Eplatures.
Trace du vol depuis Dijon jusqu'à la zone d'échantillonnage autour des Eplatures.
Source : logiciel Ninjo @MétéoSuisse

Collaboration informelle avec Météo-France

Afin de planifier au mieux l’horaire et les altitudes de vols pour les mesures intra-nuageuses, des prévisions météorologiques spéciales sont requises. Une collaboration informelle a été établie entre Météo-France (partenaire officiel du projet) et MétéoSuisse pour préparer ces prévisions. Les prévisionnistes présentent ainsi quotidiennement des briefings aux scientifiques et pilotes afin d’identifier les zones au meilleur potentiel pour les mesures. Vous découvrirez dans ce blog les prévisions qui ont été faites pour la planification des premiers vols scientifiques de cette campagne.

Un premier vol vendredi passé 22 janvier

Vendredi passé, à la faveur du passage d’un front froid dans l’après-midi, la pluie a cédé progressivement la place à la neige à basse altitude à partir du nord-ouest. Sur l’animation radar ci-dessous, on observe l’arrivée des précipitations par le sud-ouest sur le Jura dès la mi-journée.

Prévision de la limite pluie-neige

La question qui intéresse tout particulièrement les scientifiques est l’évolution de l’altitude de la limite de la neige au cours du passage du front. Question à laquelle il n’est pas toujours évident de répondre, comme l’explique cet excellent blog sur les facteurs déterminant la limite pluie-neige. En confrontant les modèles à maille fine de Météo-France (AROME) et MétéoSuisse (COSMO-1E), nous avions estimé que la neige pourrait atteindre le sol aux Eplatures (aéroport de La Chaux-de-Fonds à 1027 m) entre 16h et 17h30 locales vendredi 22 janvier. Peut-être légèrement plus tôt en cas d’isothermie, ou un peu plus tard si l’air froid peine à franchir les contreforts ouest du Jura.

Sur l’animation ci-dessus du modèle COSMO-1E, on constate que la limite pluie-neige descend progressivement de 1200 m vers 14UTC (15h locales) à 1000 m vers 15UTC (16h locales), soit au sol sur l’aérodrome des Eplatures qui se situe à 1027 m d’altitude. 

Cette situation était de bon augure en vue de mesures de neige, et en conséquence un vol long (de 3 à 4h) avait été programmé vendredi 22 janvier dans l’après-midi.

Affichage aggrandi: Coupe parallèle à la piste des Eplatures s’étendant de 25NM de part et d’autre de l’aérodrome prévue par COSMO-1E à 16UTC soit 17h locales le 22 janvier. L’humidité relative (%) est en vert, les isothermes en traitillés et le risque de givrage en ronds verts (givrage faible) et jaune (givrage modéré).
Coupe parallèle à la piste des Eplatures s’étendant de 25NM de part et d’autre de l’aérodrome prévue par COSMO-1E à 16UTC soit 17h locales le 22 janvier. L’humidité relative (%) est en vert, les isothermes en traitillés et le risque de givrage en ronds verts (givrage faible) et jaune (givrage modéré).
Source : COSMO-1E @MétéoSuisse

L’avion effectue des aller et retours le long de la coupe ci-dessus. L’humidité relative très élevée témoigne de la nébulosité dense qui s’étendait du sol jusqu’au FL140 (14’000 ft au-dessus de la surface isobare 1013,25 hPa, cf notre blog sur les niveaux de vol). L’avion évoluant entre le FL50 et le FL110, il se trouvait dans les nuages dans des gammes de températures comprises entre 1 °C et -10 °C, les précipitations mesurées seront donc essentiellement sous forme de neige. En conséquence, le risque de givrage dans la zone d’évolution de l’avion est modéré (ronds jaune), ce qui n’est pas rédibitoire pour engager les mesures.

Suivi du vol en temps réel

L’ATR 42 SAFIRE avait décollé de l’aérodrome de Dijon à 14:42 locales vendredi 22 janvier. On pouvait suivre l’évolution de l’avion, notamment sa position, son altitude et sa vitesse, en temps réel sur https://www.flightradar24.com/46.75,5.82/8. Vous pourrez localiser l’avion ces prochains jours grâce à son immatriculation F-HMTO. Un vol est notamment prévu demain mercredi. En parallèle, vous pouvez également surveiller l’animation des précipitations mesurées par radar et prévues par la suite sur notre site web https://www.meteosuisse.admin.ch/home.html?tab=rain ou bien sur l’App MétéoSuisse. Vous verrez ainsi l’évolution du F-HMTO par rapport aux zones de précipitations sous forme de neige.
Les prévisionnistes MétéoSuisse engagés dans cette campagne, en collaboration étroite avec Météo-France, effectuent un suivi temps réel des précipitations. En contact direct avec l’équipage pendant le vol, ils peuvent fournir des informations météorologiques selon les besoins pour aider à affiner la trajectoire de l’avion. Bon vol au F-HMTO demain!

Dès jeudi, la mise en place d’un courant de sud-ouest entraînera un radoucissement avec une limite pluie-neige entre 1200 et 1800 m et des précipitations importantes.

D’ici la fin de la campagne ce samedi 30 janvier, il y a donc encore de belles situations en vue !

Remerciements

  • Tous les partenaires du projet ICE-GENESIS
  • L’aéroport des Eplatures pour son soutien logistique et la possibilité d’installer des instruments.

Commentaires (4)

  1. Claude, 29.01.2021, 10:06

    merci de l'explication de ce spectre qui errait dans les nuages depuis quelques jours au-dessus de La Chaux-de-Fonds.

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  2. Cyril, 28.01.2021, 17:01

    Je me demandais depuis quelques semaines quels étaient ces instruments sur le tarmac des Eplatures, j’ai la réponse!!
    Merci pour ces complètes explications.

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  3. loichat simon, 27.01.2021, 08:29

    mesures intéressantes et qui correspondent bien à ce que les pilotes vivent dans les nuages fréquemment givrants du Jura.
    Félicitations pour vos documents qui sont souvent passionnants et instructifs.

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  4. Schaer, 26.01.2021, 23:47

    Tout d'abord, je vous remercie pour votre article très instructif.
    Le 22 janvier j'étais au travail, mais samedi 23 de 13h a 15h30 environ, j'ai en effet pu voir et entendre le vol du ATR42- FHMTO de Météo France sur ma tête de mon domicile (Chaux d'Abel, 1060m). L'altitude de vol et la repétition des passages est surprenant sachant que cet avion arrive de Dijon.
    J'ai demandé des explications à Météo France qui m'ont répondu que cela concerne le dépôt de la neige sur les avions dans les basses couches pour la sécurité de la navigation aérienne.
    Les informations que vous nous avez données sur ses études me permet d'observer et de comprendre ce qu'il ce passe au lieu de subir les dérangements dans mon ignorance.

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