Conseil Général de l’Environnement et du Développement Durable | N° 52 mai 2013

Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l’Énergie

www.developpement-durable.gouv.fr

Veille météo et climat

La rénovation et l'extension du réseau de radars hydrométéorologiques en FranceDepuis le début des années 1990, Météo-France et le ministère chargé de l'Ecologie ont associé leurs efforts pour améliorer la couverture du territoire national en radars hydrométéorologiques, et aboutir au réseau ARAMIS (Application Radar à la Météorologie Infra-Synoptique). Après plusieurs programmes ou projets successifs, la convention-cadre signée par l'établissement avec la Direction générale de la prévention des risques (DGPR) du Ministère de l'Ecologie, du Développement durable et de l'Energie (MEDDE) sur la période 2011-2016 contient les élément d'un plan de renouvellement accéléré du réseau de radar. Le contrat d'objectifs et de performance 2012-2016 de Météo-France reprend cet objectif et précise sa mise en oeuvre. C'est dans ce contexte que Météo-France a lancé en Février 2012 le projet PUMA (Programme plUri-annuel de Modernisation du réseau ARAMIS). Le numéro 52 de la lettre de veille météo et climat du CGEDD fait le point sur le sujet.

Les radars hydrométéorologiques conventionnels

Un radar (RAdio Detection And Ranging) hydrométéorologique est un type de radar utilisé en météorologie pour repérer les précipitations, estimer leur intensité, déterminer leur type (pluie, neige, grêle, etc.) et calculer leur déplacement. La structure tridimensionnelle des données obtenues permet également de déduire les mouvements des précipitations dans les nuages et ainsi de repérer ceux qui pourraient causer des dommages. Enfin, en se servant des précipitations comme traceurs, il est possible d'estimer la direction et la vitesse des vents dans la basse atmosphère.

Les données brutes de ces radars peuvent être utilisées pour faire des images ou être traitées par des logiciels spécialisés qui extrapoleront à court terme leur déplacement (prévision immédiate). Leurs informations peuvent même être ingérées dans les modèles de prévision numérique du temps afin d'améliorer leur analyse de la situation météorologique, ce qui leur permettra de faire de meilleures prévisions.

La représentation de ces échos sur une carte montre la répartition géographique des précipitations et leur intensité.

La carte ci-dessous montre les lames d'eau estimées à partir des échos radar de la carte composée à partir des images fournies par chacun des radars individuels du réseau métropolitain, ainsi que celles des radars européens frontaliers.

A la différence d'un radar à onde continue, un radar météorologique est un radar monostatique à impulsions, c'est à dire qu'il émet une impulsion de très courte durée de manière périodique. L'intervalle entre deux impulsions est calculé pour une portée donnée du radar. Cela permet de recevoir les échos de retour venant des précipitations avant que l'impulsion suivante ne soit émise. On peut ainsi repérer la position, l'intensité et le déplacement des précipitations.

Les radars utilisés le plus couramment en hydrométéorologie sont ceux à balayage horizontal. Il s'agit de radars utilisant une antenne parabolique de grand format (3 à 10 mètres de diamètre) et qui fonctionnent dans les longueurs d'onde les moins atténuées, soit de 5 à 10 cm, c'est à dire bandes C et S comme l'indique le tableau 1. Les services météorologiques nationaux opèrent plusieurs radars de ce type dont les données sont traitées individuellement ou en réseau.

"Dopplérisation" des radars hydrométéorologiques

Un radar Doppler pulsé est un radar capable, non seulement de donner le cap, la distance et l'altitude d'une cible, mais aussi de mesurer sa vitesse d'éloignement ou de rapprochement du radar. Pour cela il utilise l'effet Doppler. Le changement progressif de la distance radar-cible dû au déplacement entraîne un changement mesurable du signal reçu. En exploitant la phase de ce signal qui varie dans le temps en proportion de la distance, il est possible de mesurer la vitesse « radiale » de la cible. A noter que les éoliennes provoquent, selon ce même principe, des perturbations de nature à altérer l'information radar.

Depuis 2008 tous les radars du réseau opérationnel français ARAMIS sont "dopplérisés" et fonctionnent en triple-PRT (Pulse Repetition Time), ce qui permet, entre autre, de disposer de réflectivité et de vitesses jusqu'à des distances de plus de 250 km (Tabary et al. 2006).

Ainsi, pour les réseaux de radars "dopplérisés", en plus de l'image des réflectivités donnant l'intensité des hydrométéores, les services métorologiques disposent également d'une imager donnant les vitesses de vent.

L'image ci-après montre la "signature" Doppler de la tornade qui a traversé la commune d'Haumont, dans le département du nord le soir du 3 août 2008. La zone entourée par le cercle, montre un point singulier où les vents sont dans des directions qui s'éloignent du radar (de vert à orange-rouge), et où tout à côté, les vents ont des directions vers le radar. Il s'agit de la trace laissée par les vents tourbillonnants qui constituent une tornade.

Nom de bande

Plage de fréquences

Longueurs d'onde

Commentaires

Plage de fréquences

radar

S 2-4 Ghz 7,5-15 cm Pour short (court). Utilisée par les radars de trafic aérien local, les radars météorologiques

et navalC 4-8 Ghz 3,75-7,5 cm Compromis entre les bandes S et X pour

les transpondeurs satellitaires et les radars météorologiques

X 8-12 Ghz 2,5-3,75 cm Pour les radars météorologiques, les autodirecteurs de missiles, les radars de

navigation, les radars à résolution moyenne de cartographie et la surveillance au sol des

aéroports

Conseil Général de l’Environnement et du Développement Durable | N° 52 mai 2013

Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l’Énergie

www.developpement-durable.gouv.fr

"Double polarisation" des radars hydrométéorologiques

Les radars conventionnels émettent des ondes polarisées horizontalement uniquement. Ils permettent de mesurer la réflectivité des cibles interceptées. Les radars polarimétriques émettent successivement des ondes polarisées horizontalement puis polarisées verticalement. En restituant deux dimensions des cibles, ils permettent l'identification des échos non météorologiques, en particulier air clair (insectes et oiseaux), l'identification de la bande brillante (autour du zéro degré Celsius), ils permettent de corriger l'atténuation du signal due aux précipitations. Ils permettent également une typologie des hydrométéores et en particulier de la grêle. L'ensemble de ces améliorations sont utilisées dans les produits actuels proposés par les services météorologiques dotés de ces systèmes. L'image ci-dessous permet de localiser en rouge et en rose les zones de "grêle" et de "pluie et grêle mêlées" dans le périmètre de surveillance du radar de Toulouse.

Le projet PUMA (Programme plUri-annuel de Modernisation du réseau ARAMIS)

Depuis le début des années 90, M é t é o -

France et le ministère en charge de l'écologie ont associé leurs efforts pour l’amélioration de la couverture radar du territoire national par le réseau ARAMIS. Cela s’est notamment concrétisé par plusieurs programmes d'équipement entre 1996 et 2006. Le 5ème objectif du Contrat d'objectifs et de performance 2012-2016 de Météo-France est repris dans la convention-cadre que l'établissement a signée avec la DGPR sur la période 2011-2016, est correspond au renouvellement et à l'amélioration de ce réseau. Cela permettra de poursuivre l’introduction de nouvelles technologies telles que la double-polarisation et le déploiement de radar bande X (voir carte ci-dessus du réseau prévu pour 2017). C’est dans ce contexte que Météo-France a lancé en Février 2012 le projet PUMA.

Le périmètre du projet couvre l’ensemble des activités d’études/développement, la mise en œuvre opérationnelle des systèmes radar suivants : le remplacement du radar de Collobrières, l’installation d’un 4ème radar bande X sur le Mont-Vial, les renouvellements de 8 radars bande C ou S du réseau ARAMIS, 4 nouveaux radars bande X destinés à équiper des nouveaux sites.www.meteo.fr/cic/meetings/2013/forumradar/resume_presentations_2011.pdf

Les prévisions saisonnières pour mai, juin et juillet 2013 L'analyse des conditions météorologiques actuelles ne permet pas de privilégier un scénario plutôt qu'un autre concernant les températures ou les précipitations des trois mois à venir sur le territoire métropolitain.Les bassins océaniques tropicaux dans leur ensemble devraient conserver des températures de surface proches des normales saisonnières. En conséquence, les conditions climatiques sur l'Océan Atlantique Nord et l'Europe ne devraient pas être influencées notablement par les conditions océaniques tropicales.

Responsable de la publication : Dominique MarboutyRédacteur en chef : Philippe BoiretComité de rédaction : Henry Boyé, Daniel Burette, Bernard Flury-HérardAssistance mise en page et PAO : Véronique Vermesse, SG/SPSSI/ATL2 Benoit Cudelou

2013A-M-J M-J-J

T RR T RR

France métropolitaine ? ? ? ?

Antilles > > > ?

Guyane = > > ?

Réunion ? ? ? ?

Mayotte ? < ? ?

Nouvelle-Calédonie ? ? ? ?

Wallis et Futuna ? ? > ?

Polynésie ? ? > ?

St-Pierre et Miquelon > ? > ?

T : température RR : précipitations Gris : pas de scénario privilégiéOrange : chaud ou sec Bleu : froid ou humide Vert : normal

Ministère de l’Écologie, du Développement durableet de l’ÉnergieConseil Général de l’Environnement et du Développement Durable

Tour Pascal B92055 La Défense cedex

Collège Gestion Intégrée de l’Eau, Collège Energie et Climat

X band C band S band C band-radar limitrophe

dpol : double polarisation

Le réseau radars métropolitain en 2017LÉGENDE

X band-sur aéroport