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COALITION-2

Début du projet 01.12.2014
Thèmes Météo
Système de mesure et de prévision
Région Suisse
Statut Projects actuels

Le but du système d'exploitation COALITION-2 est de permettre l'émission d'alertes en cas de conditions météorologiques défavorables. Afin d'augmenter la durée utile des alertes (avec de l’avance), il est important de surveiller le développement précoce des orages. COALITION-2 est conçu spécifiquement à cette fin. COALITION-2 utilise les mesures de l'instrument SEVIRI à bord du satellite géostationnaire "Meteosat Second Generation" (MSG). COALITION-2, grâce aux données sur la couverture nuageuse fournies par les instruments satellitaires, est capable de détecter les signaux d'orages avant que les précipitations ne se produisent. Parmi les signaux qui indiquent le développement d'orages, on trouve le développement vertical rapide des nuages (cumulus) et le processus de solidification (congélation) des hydrométéores présents au sommet des cumulus en développement.

COALITION-2: Context and Scale Oriented Thunderstorm Satellite Predictors Development Version 2

Pendant la saison estivale, de forts orages se produisent régulièrement dans la région alpine. Ils sont souvent accompagnés de grêle, de fortes pluies et de rafales de vent orageuses. En outre, la foudre et les inondations peuvent causer de graves dommages aux biens et aux infrastructures et conduire à des situations où la vie des personnes peut être en danger. Les modèles numériques de météorologie fournissent de bonnes prévisions à l'échelle régionale et globale, mais ont des difficultés à prévoir le moment et le lieu exacts des orages. C'est pourquoi des méthodes de "nowcasting" sont utilisées. Ces systèmes utilisent les dernières observations, avec un cycle de renouvellement très élevé, pour extrapoler intelligemment l'évolution des phénomènes atmosphériques dans un avenir proche (des prochaines dizaines de minutes à quelques heures). Contrairement à la première version de COALITION, la deuxième version est exclusivement basée sur des observations satellitaires. Il est donc possible de détecter les premiers signes d'orages avant le début des précipitations. En tant que méthode indépendante, COALITION-2 peut être utilisée non seulement comme solution de secours en cas de panne des radars météorologiques, mais aussi dans les régions situées en dehors de la portée des radars.

Buts et set de l’ensemble de données fournies

L'objectif de COALITION-2 est de détecter, de suivre et de prévoir la position et l'intensification des nuages convectifs actifs avec précision, en continu et de manière robuste en utilisant des données satellitaires. COALITION-2 utilise les canaux infrarouges de l'instrument MSG/SEVIRI, la vitesse et la direction du vent (telles que prévues par le modèle météorologique COSMO-CH) et certains produits du logiciel de nowcasting SAF, tels que l'altitude et la pression des nuages :

  • MSG SEVIRI 3.9 µm canal (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • MSG SEVIRI 6.2 µm canal (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • MSG SEVIRI 7.3 µm canal (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • MSG SEVIRI 8.7 µm canal (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • MSG SEVIRI 9.7 µm canal (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • MSG SEVIRI 10.8 µm canal (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • MSG SEVIRI 12.0 µm canal (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • MSG SEVIRI 13.4 µm canal (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • COSMO wind (u,v) at 800, 500, 300 hPa (prévision COSMO horaire)
  • Nowcasting SAF altitude du sommet des nuages (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • Nowcasting SAF pression du sommet des nuages (Rapid Scan Service chaque 5 min)
  • Nowcasting SAF type de nuage [optionel] (Rapid Scan Service chaque 5 min)

Methodologie

L'instrument SEVIRI à bord du satellite géostationnaire Meteosat Second Generation fournit des données sur la couverture nuageuse (mais ne peut pas observer les précipitations). Par conséquent, COALITION-2 enregistre les changements dans les propriétés des nuages et identifie en particulier ceux qui montrent un développement intense des orages. L'algorithme observe comment les nuages deviennent plus épais (augmentation de l'épaisseur optique du nuage), comment les gouttes gèlent dans la partie supérieure du nuage (processus de solidification) et comment la limite supérieure des nuages progresse vers des altitudes plus élevées (comme mesure de la force du courant ascendant). Pendant la journée, un test supplémentaire est effectué pour détecter la présence de petits cristaux de glace (qui sont l'indication d'un fort courant ascendant). La persistance des courants ascendants est extrapolée à partir de l'évolution de la température du sommet du nuage et de son albédo.  Cette tendance est calculée en tenant compte du déplacement des cellules orageuses. C'est pourquoi une correction pour le mouvement des orages est introduite dans l'algorithme, en utilisant les champs de vent COSMO comme vecteurs de mouvement. Le tableau suivant présente les tests des valeurs seuils utilisés pour la détection des orages.

Affichage aggrandi: Figure 1 : Le tableau montre les paramètres des cinq tests pour la détection des nuages optiquement épais, des trois tests pour la détection de la formation de glace dans la partie supérieure du nuage, des sept tests pour la détection des courants ascendants et du seul test pour la détection des petits cristaux de glace.
Figure 1 : Le tableau montre les paramètres des cinq tests pour la détection des nuages optiquement épais, des trois tests pour la détection de la formation de glace dans la partie supérieure du nuage, des sept tests pour la détection des courants ascendants et du seul test pour la détection des petits cristaux de glace.

Si un nombre suffisant de tests pour l'identification des courants ascendants et de la formation de glace au sommet du nuage sont positifs, l'orage est classé comme un "orage en développement". Si un nombre suffisant de tests positifs concernant la profondeur du nuage et la formation de glace au sommet du nuage sont positifs, l'orage est classé comme un "orage à maturité".

Description du produit

Avec les informations sur l'épaisseur optique du nuage, le processus de congélation et le courant ascendant, une image en fausses couleurs est générée. Les processus convectifs au stade initial sont indiqués en vert. Dès qu'un processus de givrage commence au sommet du nuage, la couleur devient jaune ; les orages complètement développés sont affichés en rouge. Pendant la journée, le test avec les données du canal 3,9 µm est utilisé pour identifier les régions les plus actives des orages, qui sont affichées en violet (pendant la nuit, ce test n'est pas disponible, donc tout le système nuageux de l'orage est affiché en rouge, sans distinction de la zone la plus active). Les figures 2 et 3 montrent des exemples du produit COALITION-2 pour la Suisse et l'Europe.

Affichage aggrandi: Figure 3 : Exemple de produit COALITION-2 pour l'Europe le 2 août 2018 à 15:15 UTC. COALITION-2 détecte les orages actifs dans différentes régions d'Europe. Pendant la journée, un test supplémentaire utilisant le canal de 3,9 µm est utilisé pour localiser les régions orageuses les plus actives (en violet sur la figure). Ces régions ont une bonne correspondance spatio-temporelle avec l'activité électrique ou la foudre (voir l'image ci-dessus à gauche).
Figure 3 : Exemple de produit COALITION-2 pour l'Europe le 2 août 2018 à 15:15 UTC. COALITION-2 détecte les orages actifs dans différentes régions d'Europe. Pendant la journée, un test supplémentaire utilisant le canal de 3,9 µm est utilisé pour localiser les régions orageuses les plus actives (en violet sur la figure). Ces régions ont une bonne correspondance spatio-temporelle avec l'activité électrique ou la foudre (voir l'image ci-dessus à gauche).

  
COALITION-2 est mis à jour toutes les 5 minutes. La version suisse a une résolution spatiale de 1 km x 1 km et la version européenne une résolution de 3 km x 5 km. Il existe de petites différences dans la production de produits selon les régions. Dans la version suisse, le mouvement des nuages est pris en compte, ce qui améliore la qualité du produit, alors que dans la version européenne, ce paramètre n'est pas intégré.

COALITION-2 est particulièrement utile pour identifier les différentes phases des orages, notamment les phases initiales. Dès que l'orage se développe complètement, les enclumes des orages couvrent généralement la région sous le vent, l'obscurcissant du point de vue des satellites. Dans ces régions, les dangers les plus forts sont généralement prévus. Dans le cas d'orages mûrs (complètement développés), il est donc recommandé d'utiliser le produit COALITION-2 en plus des informations fournies par le produit radar de suivi des orages (TRT).

Pour de plus amples informations, veuillez contacter messieurs Ulrich Hamann ou Lorenzo Clementi.

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