L ’utilisation de la donnée radar dans les produits de prévision … · 2010. 2. 22. · L ’utilisation de la donnée radar dans les produits de prévision immédiate DPrevi/PI

L ’utilisation de la donnée radar dans les

produits de prévision immédiate

DPrevi/PI P. Brovelli

1. Aiga-Pluvio-Métro : Cartographie du risque pluvial2. Produit « Alerte Pluie »3. Service de suivi du risque d’orage

2 février 2010 Forum Radar

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Aiga-Pluvio-MétroCartographie du risque pluvial

! Action AIGA-Pluvio-Métro : Qualification en temps réel des pluies intenses à l’échelle de la métropole– Améliorer la perception en temps réel du risque pluviométrique au bénéfice

en premier lieu des prévisionnistes – Généraliser à la métropole les principes du système AIGA développé

conjointement par la DIRSE Météo-France et le Cemagref. ! Le produit ne traite que les pluies observéesobservées par le réseau Aramis

– La prise en compte des pluies prévues sera étudiée dans une seconde phase

– Le risque hydrologique est hors périmètre ! Trois types de produits résultat

– des cartes de cumul de lame d’eau sur des profondeurs de 1 à 72h– des cartes de risque pluviométrique exprimé en classes de durée de retour

(2, 10 et 50 ans) sur les mêmes profondeurs de 1h à 72h– des cartes de synthèse du risque maximal sur 72h avec la profondeur de

cumul correspondante


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Principe d’AIGA - risque pluvialMosaïque lame d’eau Panthère (5’, 1km²) Durée de retour estimée (1km²)

COMPARAISON

RISQUE PLUVIAL estimé par pixel de 1km²

Jaune : DR entre 2 et 10 ansOrange : DR entre 10 et 50 ansRouge : DR supérieure à 50

ans

Calcul de lames d’eau tous les 1/4h sur des profondeurs de 1h à 72h

Base SHYREG (CEMAGREF) Comparaison sur chaque pixel des quantiles correspondants


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Carte de synthèse du risque maximalNivelle 4 mai 2007


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Développements & Perspectives

! La production AIGA-Pluvio-Metro est en test depuis l’été 2009 sur un domaine limité au grand quart sud-ouest

! Plan de développement 2010 :– Finaliser la mise en opérationnel de la production– Mettre en place la fourniture des produits au SCHAPI– Développer l’outil de visualisation sur le poste de travail du

prévisionniste (Synergie)

! Perspectives– Définir et développer un service d'alerte du risque

pluviométrique par communes ou bassins versants– Prendre en compte les pluies prévues




1. Aiga-Pluvio-Métro : Cartographie du risque pluvial2.2.2.2. Produit «Produit «Produit «Produit « Alerte PluieAlerte PluieAlerte PluieAlerte Pluie »»»»3. Service de suivi du risque d’orage


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Produit « Alerte Pluie »

! Produit grand public de signalisation d’un risque de pluie « qui mouille » dans l’heure à venir sur la commune

! Les cartes de pluies prévues sont générées par extrapolation de la lame d’eau radar Panthère (2PiR), toutes les 5’ et pour 70’ d’échéance

! Evaluation du risque de pluie est réalisé à l’échelle de la commune– au moins 1/3 de pixels pluvieux sur la commune– en classes d’intensité de précipitation : faible, modérée, forte + sec

! Une « alerte » est émise si de la pluie est prévue dans l’heure à venir – Déclenchement d'alertes si début d'épisode prévu :

• entre H+15min et H+40min• entre H+50min et H+70min pour le 2ème réseau consécutif

– mais seulement si :• pas d'autre alerte émise depuis 1 h• « période sèche » d'au moins 20 min depuis la dernière alerte

! Prévision limitée à 1h d’échéance


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Réglage et qualification

! Choix du seuil pluie/non-pluie à 0.6 mm/h, pour représenter la « pluie qui mouille »

! Choix d’un seuil de qualité de la lame d’eau (75) pour éviter de proposer le service là où le réseau radar sous-détecte

! Qualification du produit d’alerte sur toute la métropole, sur une année de données

! Sélection des lieux où ouvrir le service – basée sur

• Disponibilité : pas plus d’une journée avec indisponibilité, pour le meilleur des 12 mois

• Fausses alertes : moins de 40%


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! Mise en production à partir de fin juin 2007! Sur I-mode de Bouygues

– Service d’alerte par SMS,

! Sur le site meteo.fr– Produit « Prévision de pluie à 1h » sur votre

commune– Visualisation de la séquence des classes de

pluie prévues sur l’heure

! Sur le 32 50– bulletin vocalisé

Diffusion du produit


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Perspectives

! Améliorer le produit en intégrant : – les informations du service de suivi du risque d’orage (présenté ci-après)– le diagnostic du risque de grêle (basé sur les données de double polarisation et

du radar 3D -> 2011)! Améliorer la couverture par l’intégration de nouveaux radar

– Intégrer Jersey dans la lame d’eau! Développer une méthode de prévision immédiate des précipitations à

échelle fine, probabiliste (fonction de la distribution des pluies dans le voisinage)

– Prendre en compte l’orographie et décrire la dynamique non linéaire des précipitations orageuses

– En exploitant les progrès de la prévision numériques de méso-échelle (Arome) • assimilation des vitesses radiales et des réflectivités radar

– Basé sur un outil de fusion PI-PN mélangeant méthode d’extrapolation PI et prévisions numériques

• Diagnostic de champ de déplacement et de tendance dans les réflectivité et les précipitations simulées


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Prise en compte dynamique de la qualité de la lame d’eau


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Couverture effective du produit Alerte Pluie

! Adaptation « experte » des données brutes– Par département ou ½

département– Sud-Est entièrement

écarté car trop mité– Quelques zones avec

trop de fausses alertes réhabilitées

! Service disponible– Sur 78% des communes– Soit 77 % de la

population.


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PI des précipitations – méthode 2PiR

• Analyse des mouvements et extrapolation des zones de pluie, détectées par radar

• hypothèse du statu quo (ou l’advection lagrangienne) : les intensités de précipitation sont constantes dans le déplacement

• Analyse de déplacement basée sur la corrélation croisée

• Extrapolation itérative par pas de 5 minutes

• Limitations principales– Influence du relief

– Dynamique non-linéaire (orages)

• Images prévues à 1h– L’échéance peut être étendue si

les limites sont bien comprises


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Limitations 2PiR" Spécifiques à la méthode 2PiR

• quelques erreurs de diagnostics en limite de portée radars• très dépendant de la qualité (ou présence) de l’ébauche• pas de gestion du relief (blocage, forçage, fœhn…)• extrapolation linéaire : on n’advecte que ce qui existe !!• effet de l’interpolation : lissage et difficulté à restituer l’aspect stationnaire d’une

cellule qui se régénère• pris en défaut lors d’évolution rapide de l’intensité des cellules

" Spécifiques à l’utilisation

• bien adapté à la signalisation :assistances (Roland-Garros...), aéronautique (ASPOC), alertes…

• précautions dans le cas de prévision quantitative :• présence de relief, type de situation, position et taille des zones d’intérêt….




1. Aiga-Pluvio-Métro : Cartographie du risque pluvial2. Produit « Alerte Pluie »3.3.3.3. Service de suivi du risque d’orageService de suivi du risque d’orageService de suivi du risque d’orageService de suivi du risque d’orage


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! Produit de prévision immédiate pour signaler les orages dans l’heure à venir! Le service de suivi du risque d’orage comprend :

– Des bulletins d’avertissements du risque d’orage avec un préavis d’une heure– Un suivi du risque d’orage aux formats web et téléphone mobile

! Production en aval d’un système hybride mêlant automatismes et expertise

Service de suivi du risque d’orage


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! L’avertissements PI du risque d’orage est proposé– à l’échelle du canton, de la commune ou d’un point (lat-lon)– avec un préavis maximal d’une heure– à différents seuils

• de sévérité (orage,orage violent) et • de risque (faible, modéré, fort)

– avec un suivi de l’alerte : • début d’alerte dès la prévision du risque d’orage sur le lieu• levée de l’alerte quand la prévision de la fin d’orage se confirme pendant 30’• renforcement du risque (passage au risque fort)• aggravation des orages (passage au stade orage violent)

! Diffusion mail et SMS

Bulletin d’avertissement


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Orage violent inclus dans une zone d’averse

! L’extranet de suivi du risque d’orage aux formats web et téléphone mobile

Suivi du risque d’orage


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Caractéristiques de l’alerte sur lieu d’intérêt

Qualité du service

Suivi du risque d’orage (2)


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! La description des orages est apportée par les Objets de PI de la Convection détectés et suivis dans la mosaïque radar de réflectivité (OPIC-radar élaborés à fréquence 5’) :– Le contour est obtenu par seuillage à seuil fixe

• Détection à 35dBz de toutes les cellules accompagnées de foudre• Détection à 41dBz des cellules les plus intenses• Réglage pour ne pas manquer une cellule convective significative

– La trajectoire de l’objet est construite par appariement avec les cellules détectées 5’ auparavant :

• Méthode de cross-corrélation– La vitesse de déplacement est calculée en analysant le déplacement sur 5’

• Pondération de la vitesse calculée sur 5’ avec la vitesse précédente (1/3, 2/3)• La vitesse diagnostiquée est utilisée pour l’extrapolation linéaire à 1h des

orages

Description des orages en mode objet OPIC-radar


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! Les Opic-radar renseignent le temps sensible associé à l’orage : – La fourchette d’intensité de précipitation obtenue à partir des quintiles de

réflectivités 60% et 80% sous l’objet:

Description des orages en mode objet OPIC-radar (2)

– Le risque de grêle évalué à partir des réflectivités:• risque ‘improbable’ si Zmax < 52 dBz• risque ‘modéré’ si 52 dBz <= Zmax < 56 dBz• risque ‘fort’ si Zmax >= 56 dBz

– Les rafales maximales estimées• avec la vitesse de déplacement lorsqu’elle est supérieure à 60km/h,• avec la sévérité : [80-100] lorsque l’orage est violent• décrites par 4 classes : <60 km/h, [60-80], [80-100], > 100,

réflectivités / RR

% cumulés

80%60%

min max


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Objets Orage Objets Orage sur le poste du sur le poste du prévisionnisteprévisionniste

Contour et déplacement

Observations appariées

Caractéristiques initialisées avec les données radar,

foudre et sol


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Limites du produit! Produit efficace pour des orages qui se propagent dans un flux bien établi là où

l’impact de l’orographie est faible. ! Alerte limitée au risque d’orage et d’orage violent! Anticipation d’une heure maximum

– Fréquentes reprises d’alerte! Limitation liée à la méthode de prévision du « petit train »:

– Extrapolation linéaire (déplacement et intensité constants) d’orages déjà observés par le radar

– Non-détections rares, mais l’anticipation peut être faible • dans les cas de développement rapide ou sur place

– Biais prononcé aux fausses alertes du à• L’incertitude sur le déplacement prévu de l’orage• L’atténuation non prévu du phénomène (en s ’éloignant du relief)• L’impact du relief sur la convection

! Diagnostic automatique de la stationnarité des systèmes régénératifs difficile! Zones de fort relief mal couvertes par les radars


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Développement & Perspectives

! Evolutions en 2010 :– Extension du service à l’année (réglage de la détection)– Description des orages enrichie de nouveaux diagnostics :

• cumuls horaires de précipitation sous les orages évalués avec les lames d’eau cumulées• sommet du nuage (radar 3D ou à défaut le satellite),• foudre intra-nuage (Météorage)

! Perspectives au-delà de 2010– Combinaison de l’information satellite et radar (2011)– Prise en compte des nouveaux diagnostics radar (DSO/CMR) :

• risque de grêle (double polarisation et volumétrique), sévérité des orages (volumétrique), cisaillement (doppler)

– Expertise des prévisionniste sur les systèmes orageux les plus sévères pour améliorer l’anticipation à 2h (liée à la réorganisation de la prévision opérationnelle avant 2012)

– Amélioration de la prévision non linéaire des objets orage basé sur le diagnostic d’objets dans les réflectivités simulées par la prévision numérique (Arome)

• fusion entre les méthodes d’extrapolation PI et la prévision numérique


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Différenciation des deux produits

Extrapolation de la lame d’eau radarExtrapolation linéaire des objets

«Renouvellement » de l’alerteSuivi de l’alerte

Couverture limitéeCouverture nationale

Pluie « qui mouille »Orages (risque électrique, rafale, risque de grêle, fortes précipitations)

Qualifier la pluie au solLocaliser les phénomènes dangereux

Diagnostic de champs de déplacement sur la mosaïque de réflectivités (2PiR)

Détection et suivi des noyaux de fortes réflectivités dans l’imagerie radar (Opic-radar)

Alerte pluieSuivi du risque d’orage

Documents

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