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Ce que Meteosat Troisième Génération permettra de voir

Meteosat 3ème génération MTG-1 et MTG-S [ESA/EUMETSAT]
Meteosat 3ème génération MTG-1 et MTG-S [ESA/EUMETSAT]
La mise en fonction des satellites Meteosat Troisième Génération amènera de nombreuses innovations dans de domaine de l’observation. La résolution des images devrait s’améliorer, les phénomènes potentiellement dangereux, comme les orages et les brouillards pourront également être mieux détectés. Voici un aperçu de ce qui va changer :

Après l'inauguration d'une nouvelle station de réception satellite à Loèche-les-Bains la semaine passée, les préparatifs se poursuivent. Prochaine étape, le lancement du premier satellite Météosat Troisième génération à la fin de l'année.

Le concept va fortement évoluer par rapport à Météosat Seconde Génération, les nouveaux satellites seront stabilisés sur 3 axes et non plus par rotation. Il s'agit là d'une amélioration importante : les plateformes actuelles tournent autour de leur axe de symétrie, pour garantir une bonne stabilité ; le principal inconvénient est qu'à chaque tour les instruments ne sont pointés vers la Terre que pendant le 5% de la période de rotation. Ils ne peuvent rien mesurer les autres 95%. Grâce à ce nouveau procédé, les instruments pourront être pointés en permanence sur la Terre.

Météosat 2ème génération (à gauche) et Météosat 3ème génération [Michael J. Bennett - ESA/Wikipedia]Météosat 2ème génération (à gauche) et Météosat 3ème génération [Michael J. Bennett - ESA/Wikipedia]

La nouvelle mission impliquera par ailleurs la mise en orbite de deux types de satellites, un imageur (MTG-I) et un sondeur (MTG-S):

Le satellite MTG-I embarquera un nouvel imageur combiné flexible (FCI) avec une résolution de 0,5, 1 et 2 km dans le spectre visible, contre les 1 à 3 km obtenus actuellement. Pour la petite histoire, des images avec une résolution de 500m ne sont actuellement disponibles que deux fois par jour...

Le temps de génération d’image va passer de 15 à 10 min pour l’ensemble de l’hémisphère, avec un impact non-négligeable sur la prévision à très court terme, en cas d’orage par exemple. La résolution et le temps de génération des images infrarouge et vapeur d’eau seront également améliorés.

Le satellite MTG-I aura à son bord un imageur pour les éclairs (ci-dessous) qui mesurera en continu et avec une résolution spatiale de 10 kilomètres les impulsions optiques (éclairs) déclenchées par des décharges d'énergie.La capacité de détection des éclairs dépendra de l'éclairement du Soleil mais sur 24 heures, ce nouvel imageur devrait en repérer plus de 80%.

Système de mesure des éclairs pour les satellites Météosat de troisième génération
 [ESA/EUMETSAT]Système de mesure des éclairs pour les satellites Météosat de troisième génération [ESA/EUMETSAT]

Le satellite MTG-S embarquera pour sa part un sondeur infrarouge, avec une résolution spectrale de 0,625 cm. Ce dernier travaillera dans les deux bandes de l'infrarouge avec une résolution spatiale de 4 kilomètres. Il sera en mesure de fournir une image du disque complet dans l'infrarouge, avec une répétition de cycle de 60 minutes.  Cet instrument n'a pas de précurseur dans le programme Météosat.

Accent sur la prévision à court terme et meilleure vision d’ensemble

Le programme MTG a pour priorité d’assister la prévision immédiate et à très courte échéance, grâce à des améliorations majeures sur la résolution et la fréquence de production des images. Le nombre de canaux spectraux passera ainsi de 12 à 16, produisant une information supplémentaire sur les cirrus semi-transparents, la microphysique des nuages, les aérosols et les feux de forêts.

Vision superposée des satellites Météosat de troisième génération [EUMETSAT]Vision superposée des satellites Météosat de troisième génération [EUMETSAT]

Autre nouveauté pour un satellite géostationnaire, le programme MTG proposera toutes les heures des profils verticaux de température et d’humidité couvrant le disque terrestre complet, avec un échantillonnage horizontal de 4 km au point sous-satellite. La répétitivité élevée de ces sondages fournira des données essentielles pour les modèles régionaux de prévision numérique à très haute résolution.

Observation plus fine des orages

L’observation de la couche supérieure des nuages joue un rôle important dans la prévision des orages violents. L’illustration ci-dessous montre une série de nuages convectifs au-dessus de l’Europe centrale, vus par Météosat Seconde Génération (en bas) et tels qu’ils devraient être vus (en haut) grâce au nouvel imageur combiné flexible (FCI), embarqué à bord de Météosat Troisième Génération (MTG).

Nuages d’orages convectifs au-dessus de l’Europe centrale, observés
sur l’imagerie Meteosat actuelle (en bas), et simulation d’imagerie de la
future mission MTG à résolution plus fine (en haut), permettant de mieux
visualiser le sommet des nuages et ainsi de mieux évaluer l’intensité des orages [Lance Cheung - EUMETSAT/Wikipedia]Nuages d’orages convectifs au-dessus de l’Europe centrale, observés sur l’imagerie Meteosat actuelle (en bas), et simulation d’imagerie de la future mission MTG à résolution plus fine (en haut), permettant de mieux visualiser le sommet des nuages et ainsi de mieux évaluer l’intensité des orages [Lance Cheung - EUMETSAT/Wikipedia]

Les zones présentant les plus basses températures du sommet des nuages et l’activité convective la plus haute sont signalées en rouge foncé. L’imageur FCI de MTG fournit une imagerie de résolution spatiale plus fine (distance d’échantillonnage spatial de 1 km) que les canaux de Meteosat Seconde Génération actuellement disponibles (distance d’échantillonnage spatial de 3 km).

La fréquence d’échantillonnage est également deux fois plus élevée (toutes les 2,5 minutes contre 5 minutes actuellement), ce qui permet aux prévisionnistes de mieux observer le sommet des nuages, de mieux évaluer l’intensité des orages et d’émettre des prévisions à court terme, à plusieurs minutes d’échéance.

Meilleure détection des signes précurseurs d'orages

La présence d’une zone de convergence associés à de la vapeur d’eau dans les basses couches de l’atmosphère est un précurseur d’orage violent. En comparant deux canaux ((10,3 µm et 12,3 µm) dans le spectre infrarouge du nouvel imageur de Météosat Troisième Génération, ce paramètre d’état peut être évalué avec une relative précision.

Voici un exemple (ci-dessus) issu de l’imageur ABI, embarqué à bord du satellite géostationnaire américain GOES-Est, lequel utilise la même technologie : la figure à droite montre la vapeur d’eau dans les basses couches : la région illustrée en rouge-orange, débutant sous le centre de l’image et s’étendant vers le bas, indique une augmentation du taux de vapeur d'eau le long d'une zone de convergence.

Image visible au-dessus du Kansas (États-Unis) en haut à gauche et détection de l'humidité de basse couche, en haut à droite.
En bas, état de l'atmosphère 3h30 plus tard: orage de grêle pleinement
développé dans la même zone sur l'image visible à gauche. L'humidité de basse couche est représentée à droite. [Smial  - EUMETSAT/Wikipedia]Image visible au-dessus du Kansas (États-Unis) en haut à gauche et détection de l'humidité de basse couche, en haut à droite. En bas, état de l'atmosphère 3h30 plus tard: orage de grêle pleinement développé dans la même zone sur l'image visible à gauche. L'humidité de basse couche est représentée à droite. [Smial - EUMETSAT/Wikipedia]

Ces tranches d’atmosphère catalysent souvent des phénomènes convectifs et entraînent parfois la formation d’orages plusieurs heures plus tard. Parallèlement, le canal visible (à gauche, canal à 0,6 µm) présente un ciel clair et aucune formation de nuages, qui sont un précurseur du développement convectif. La zone de convergence était visible près de 2h30 avant la formation des nuages, ce qui aurait permis au météorologue opérationnel d’en être informé prématurément et donc d’émettre des alertes plus tôt. La figure ci-dessous représente le même lieu 3h 30 plus tard, mettant en évidence un système convectif pleinement développé, formant des vents violents et de gros grêlons.

Brouillards mieux anticipés

La détection des brouillards est essentielle pour la sécurité des transports, notamment les opérations aéroportuaires et le contrôle du trafic aérien. Les outils actuels permettent de bonne observation la journée, en comparant les images satellite visibles et infrarouges. Mais il en est tout autrement la nuit, où il est souvent difficile de définir l’étendue des nappes de brouillards.

Détection du brouillard matinal au-dessus de la République tchèque, sur la base
d’imagerie Meteosat actuelle (à gauche), comparée à une simulation de l'imagerie du futur
satellite MTG (à droite), permettant de localiser le brouillard avec davantage de précision. [Lance Cheung - EUMETSAT/Wikipedia]Détection du brouillard matinal au-dessus de la République tchèque, sur la base d’imagerie Meteosat actuelle (à gauche), comparée à une simulation de l'imagerie du futur satellite MTG (à droite), permettant de localiser le brouillard avec davantage de précision. [Lance Cheung - EUMETSAT/Wikipedia]

Voici un autre exemple issu de l’imageur avancé de référence (ABI) embarqué à bord de GOES-Est, similaire à l’imageur FCI qui équipe le satellite MTG. La surveillance du brouillard, en formation ou dissipation, est plus précise qu’avec l’imageur GOES précédent, ce qui permet d’émettre ou de lever des alertes dans les meilleurs délais, et donc de réduire les pertes financières pour les compagnies aériennes.

Détection du brouillard matinal au-dessus de la République tchèque, sur la base d’imagerie actuelle Meteosat Seconde Génération (à gauche), comparé à une simulation de l'imagerie du futur satellite MTG (à droite), permettant de localiser le brouillard avec davantage de précision.

Le premier exemplaire de Meteosat Troisième Génération sera lancé dans l'espace fin 2022 par Arianespace en Guyane française.

Philippe Jeanneret, avec le concours d'EUMETSAT

Plus d'information sur Meteosat Troisième Génération en cliquant sur ce lien.

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