Les prévisions météorologiques précises et de qualité reposent sur des simulations de l’atmosphère, communément appelées « modèles numériques ». Sur des supercalculateurs de haute performance, ces modèles calculent les courants atmosphériques ainsi que l’évolution des nuages et des précipitations plusieurs heures, voire plusieurs jours, à l’avance. Pour effectuer ces calculs, ils ont besoin d’une description aussi précise que possible de l’état de l’atmosphère (répartition de la pression, de la température et de l’humidité) au moment du lancement du calcul. Les plus petites incertitudes dans ces conditions initiales, également appelées « analyse », s’amplifient rapidement au fur et à mesure que le calcul progresse, entraînant des erreurs de plus en plus importantes dans les prévisions, comme le montre schématiquement le graphique ci-dessous. 

L'humidité joue un rôle essentiel dans les incertitudes des prévisions météorologiques. Mesurer sa répartition exacte à un moment donné est pratiquement impossible : les radiosondes, par exemple, fournissent des mesures précises, mais ne sont disponibles qu'à des moments précis (toutes les 12h) et pour quelques lieux (Payerne pour la Suisse). Les satellites, quant à eux, peuvent certes fournir des informations à grande échelle, mais ils se limitent aux couches moyennes et supérieures de l'atmosphère et sont relativement imprécis. 

 

Des plateformes de mesure volantes

Des appareils de mesure assistés par laser, appelés «LIDAR à balayage», peuvent être utiles dans ce domaine, car ils effectuent des mesures en continu et, grâce à un dispositif mécanique supplémentaire, peuvent également réaliser des balayages bidimensionnels de l'atmosphère. Cette technologie est utilisée depuis longtemps dans le cadre de projets de recherche météorologiques, comme par exemple la campagne de mesure « North Atlantic Waveguide, Dry Intrusion, and Downstream Impact Campaign » (NAWDIC), récemment menée au-dessus de l’Atlantique Nord.

MétéoSuisse va encore plus loin : des milans royaux sont équipés de « LIDAR à balayage » miniatures afin de mesurer les profils d’humidité de l’air près du sol sur une vaste zone, y compris dans des terrains inaccessibles, et de recueillir ces données pour l’assimilation des modèles météorologiques à maillage fin. Le principe de mesure développé dans le cadre de la recherche pour des applications spécifiques est ainsi transposé à l’échelle de l’espace alpin et intégré dans le service opérationnel.

Les milans royaux constituent des plateformes de mesure volantes naturelles particulièrement adaptées au « balayage laser aéroporté », d'une part en raison de leur taille, et d'autre part parce qu'ils planent de manière relativement stable dans les courants thermiques ou les courants ascendants laminaires. La stabilité de leur vol permet d'obtenir des scans 2D précis de l'humidité relative le long de la trajectoire de l'oiseau, car les faibles mouvements de l'instrument permettent des mesures avec un rapport signal/bruit élevé et évitent les corrections a posteriori.

On utilise des lasers KY-008 peu coûteux d'une longueur d'onde de 650 nm, qui ne sont pas perceptibles par les autres oiseaux à proximité immédiate et ne causent aucune blessure. Cet instrument, petit et ne pesant que quelques grammes, ne devrait pas perturber le comportement naturel de l'oiseau porteur et lui permettre d'atteindre des altitudes de vol typiques de plusieurs centaines de mètres au-dessus du sol. La localisation et la transmission du signal vers le centre de données de MétéoSuisse s'effectuent par GPS, le signal étant crypté pour des raisons de protection des données.

Premières expériences positives

Les premiers milans royaux ont déjà été équipés de l'appareil de mesure et, bien qu'ils se montrent encore prudents au vu des conditions météorologiques actuelles, les effets de ces informations supplémentaires concernant l'humidité se reflètent déjà clairement dans la qualité des prévisions météorologiques, comme l'illustre l'exemple suivant. 

Les prévisions météorologiques intégrant les profils d’humidité mesurés par les milans royaux présentent une variabilité spatiale nettement plus élevée. Cela a un effet positif sur la représentation des nuages convectifs à petite échelle ou des différences locales d’ensoleillement dans le modèle. 

À long terme, il est prévu d'étendre ce principe de mesure à d'autres espèces d'oiseaux : des études de faisabilité sont actuellement en cours avec des oiseaux nocturnes tels que les chouettes ou des oiseaux aquatiques comme les cormorans. Ces derniers parcourent des distances nettement plus longues et peuvent ainsi collecter encore plus d'informations que les milans royaux. Cela nécessiterait toutefois une évolution de l'appareil de mesure, qui devrait être adapté à une utilisation sous l'eau s'il est utilisé sur un cormoran.