Système de surveillance satellitaire des précipitations pour une utilisation dans l’agriculture et la prévision des écoulements

Problématique

La faible densité, la disponibilité tardive et souvent la qualité médiocre des mesures pluviométriques en Afrique de l’Ouest représentent un problème considérable pour une évaluation des précipitations sur l’ensemble du territoire et entravent l’utilisation de cette information pour l’agriculture et la gestion de l’eau. De ce fait, un diagnostique en temps réel, une prévision à court terme ou une élaboration journalière de cartes pluviométriques seulement à l’aide de stations au sol est à beaucoup d’endroits impossible du fait de la variabilité spatiale des précipitations convectives. Les produits de précipitations satellitaires existants ont une résolution trop grossière pour une utilisation à l’échelle régionale, du fait de leur orientation vers une échelle globale ou continentale. De plus, de fait de leur qualité médiocre, ceux-ci ne sont pas utilisables pour une utilisation quantitative. La cause en est la dépendance régionale et temporelle d’erreurs systématiques dont est fait abstraction dans les algorithmes adaptés à l’échelle globale. Pour une évaluation rapide et au niveau national des pluies tombées, un système de surveillance satellitaire est donc indispensable. Celui-ci doit permettre aux responsables par exemple au Bénin d’une part une analyse quantitative utilisable, un système de prévisions immédiates et, éventuellement, une prévision pluviométrique à court terme. D’autre part, il doit aussi restituer de manière utilisable, par une intégration sur le temps, la quantité et la variabilité régionale des précipitations et autres paramètres météorologiques pour des mesures de planification ainsi que pour des besoins scientifiques.

Participants

Diederich

Objectifs

Un des buts est l’installation d’un système opérationnel de surveillance des précipitations pour le Bénin et l’Afrique de l’Ouest fournissant aux décideurs et aux consultants scientifiques locaux des données fiables dans un délai permettant action et réaction. De plus, à l’aide de l’archive extensive élaborée aux cours des années dans le cadre d’IMPETUS comprenant des données satellitaires à haute résolution et des données de stations, des procédés de « dowscaling » statistique et de désagrégation de données de modèles moyennées sur une grille, sont testés et élaborés. Ceux-ci permettent d’une part d’appliquer à une plus grande résolution les données de modèles relatives aux précipitations, et aussi de fournir une mesure de l’erreur faite par le modèle.

Pour les produits du système de surveillance opérationnel, il s’agit aussi bien d’estimations des précipitations dans des intervalles de 15 à 30 minutes que de précipitations totales en résultant, avec un temps d’intégration quelconque ainsi qu’une assimilation des données arrivant ultérieurement. Ce faisant, une intention centrale est de traiter les premiers flux de données (données du MSG géostationnaire) immédiatement après leur arrivée pour des prévisions et des premières analyses quantitatives, et, à l’arrivée d’autres données (données de stations synoptiques au sol) de les compléter de telle manière que finalement, un produit utilisable scientifiquement soit à disposition. Il s’agit de rendre opérationnel par des adaptations régionales les algorithmes établis durant la première et deuxième phase d’IMPETUS et de les implanter à l’échelle locale, techniquement en intégrant et instruisant le personnel local. Par ailleurs, les chemins de communications entre les responsables du récepteur satellite METEOSAT-8 à l’aéroport, le service météorologique et les institutions d’utilisateurs sont à élaborer pour transmettre les résultats aux décideurs locaux et aux assistants scientifiques.

Dans le cadre de la formation pour la mise en œuvre technique du système de surveillance, le logiciel réalisé au cours du projet IMPETUS pour le traitement de données satellitaires et de mesures au sol est à transmettre au service météorologique du Bénin et aux assistants scientifiques. Ce logiciel permet une mise en état et une validation des mesures au sol entre-elles, celles-ci étant parfois très peu fiables, et avec des données satellitaires ainsi que l’établissement automatisé de cartes pluviométriques climatiques. Ce faisant, la possibilité d’un développement autonome du logiciel sera installée et assurée par des cours de SIG et de programmation correspondants.

Modélisation

En raison de la multitude de types de capteurs, de grandeurs mesurées et des différents types d’échantillonnage, les mesures ne peuvent pas être traitées par une approche simple, mais doivent être combinées dans un modèle complexe. La base primaire de données sont les images infrarouges du satellite géostationnaire METEOSAT-8 étant reçues entre autre à l’aéroport de Cotonou. Grâce à celles-ci, des estimations pluviométriques globales en temps réel sont établies à l’aide d’un algorithme pluviométrique développé par IMPETUS, celui-ci ayant été étalonné pour la région avec de multiples sources de données (mesures pluviométriques, mesures de radar du projet AMMA et capteurs micro-ondes assistés par satellite). Dans un schéma spécialement développé pour l’état prédominant des données, ces premières estimations sont ensuite recoupées avec les mesures au sol arrivant ultérieurement pour en faire un produit pluviométrique synergétique.

L’étalonnage de l’algorithme en temps réel fut effectué avec les sources de données mentionnées ci-dessus grâce aux tableaux « look-up » établis par « probability matching » conformément aux données cycliques spatiales et temporelles. A l’arrivée d’autres données satellitaires et mesures au sol, les tableaux « look-up » sont, après une vérification de consistance, ajustés à la situation météorologique et les données non complètes spatialement/ temporellement sont intégrées dans l’estimation globale dans un schéma de « merging » (Morphing et interpolation des paramètres de correction).

Le système de surveillance ainsi réalisé fourni des estimations en temps réel, des prévisions à court terme calculées par des vecteurs d’advection ainsi qu’un produit de grande qualité établi à l’aide de toutes les données à disposition. Pour une diffusion efficiente des données, les formats et l’ampleur des données seront convenus directement avec les utilisateurs des produits pluviométriques pour être adaptés aux capacités techniques disponibles.

SSPD/SI/OS relativ à cd NCR

La méthode décrite constitue la base pour un outil de surveillance (OS) des précipitations, celui-ci sera remis au service météorologique du Bénin. Outre les produits du l’outil de surveillance assisté par satellite, dont les données ne peuvent remonter dans le temps que jusqu’au départ du satellite utilisé, une base de données climatologique ayant une moindre résolution a été établie seulement à l’aide de mesures au sol. Celle-ci est d’une qualité inférieure à la base de données synergétique, mais remonte pour cela de l’année 1921 à nos jours et est pour cette période homogènes dans sa méthode de confection. L’OS et la base de données climatologique depuis 1921 fournissent les données entrantes d’un système d’information (SI), celui-ci simplifiant l’utilisation des champs pluviométriques chez ses bénéficiaires par un traitement graphique, des analyses statistiques interactives et la possibilité de réagrégation des données dirigée par l’utilisateur.