El proyecto CONTRAILS ambiciona desarrollar y combinar métodos avanzados de IA fiables y modelos físicos para mejorar la identificación, caracterización, asimilación de datos y predicción de las estelas de condensación. Para ello, tiene como objetivo lograr una mejor comprensión del proceso físico global que implica su formación.
Proyecto CONTRAILS – IA para parametrización, asimilación de datos y predicción
En cuanto a las aplicaciones aeroespaciales, los resultados de este proyecto proporcionarán herramientas para monitorizar los efectos de las estelas de condensación en el clima y servirán de base para futuras pruebas experimentales destinadas a optimizar las trayectorias para evitar su formación.
El objetivo del subproyecto en DWD es desarrollar métodos de asimilación y predicción para observaciones de estelas de condensación y cirros dentro de los sistemas de Predicción Numérica del Tiempo (NWP). Utilizamos el modelo ICON y su asimilación de datos ensemble-variacional. El proyecto será directamente relevante para los principales clientes de DWD.
Figura 1: Observación de estelas de condensación con varios generadores de imágenes del cielo, permite experimentos de estereoscopía (Fuente: Consorcio CONTRAILS)
El subproyecto contribuye a las tres tareas “IA para la identificación y predicción dinámica de estelas de condensación”, “IA y modelos físicos para el análisis de estelas de condensación” y “Modelos, asimilación de datos y validación de algoritmos”. La tarea de detección tiene como objetivo procesar imágenes de cámaras terrestres y satélites en el rango visible o infrarrojo con algoritmos de IA para identificar estelas de condensación y predecir su evolución. Se desarrollará un operador de predicción modular para observaciones de estelas de condensación y cirros basado en una combinación de (a) nuevos algoritmos de IA, (b) parametrizaciones físicas mejoradas (basadas en enfoques clásicos y en nuevas redes neuronales), y (c) componentes de transferencia radiativa. Los operadores se integrarán en el sistema de predicción y se probarán en casos prácticos.
Dirección del proyecto: Dra. Stefanie Hollborn, Prof. Dr. Roland Potthast
Cooperación bilateral franco-alemana
El consorcio CONTRAILS está formado en la parte alemana por el Servicio Meteorológico Alemán (DWD) y en la parte francesa por el Grupo THALES, el instituto de investigación LATMOS y Reuniwatt. Los socios aportan sus competencias específicas en predicción de la evolución y los procesos atmosféricos (DWD), aeronáutica y utilización de métodos de inteligencia artificial (THALES), teledetección y climatología (LATMOS), y desarrollo y explotación de cámaras de observación atmosférica y su vinculación con métodos de predicción numérica (Reuniwatt).
Figura 2: Consorcio CONTRAILS: Está formado por DWD, el Grupo THALES, LATMOS y Reuniwatt (Fuente: Consorcio CONTRAILS)
Perspectiva de mercado y promesa de producto
El Servicio Meteorológico Alemán proporciona diariamente predicciones meteorológicas numéricas (NWP) a millones de usuarios, desde escala global a regional de alta resolución y en el intervalo de horas a semanas, con clientes clave en el sector de la aviación, así como en el de las energías renovables y para aplicaciones climáticas. THALES y LATMOS están fuertemente comprometidos con el sector de la aviación, con productos y aplicaciones en toda la cadena de valor de la aviación. Reuniwatt proporciona imágenes en tiempo real de cámaras del cielo en el ámbito de los aeropuertos y las plantas fotovoltaicas, con productos y aplicaciones de control en tiempo real de procesos, equipos y productos.
Desafío e innovación
La observación, modelización y predicción de estelas de condensación y nubes altas, su interacción con el tráfico aéreo y su impacto climático inmediato y a largo plazo es un área importante y compleja de la ciencia atmosférica. Con los sistemas de predicción global a regional basados en técnicas modernas de asimilación de datos de conjuntos, las nuevas técnicas de IA y los nuevos sistemas de observación pueden integrarse perfectamente en el proceso de análisis y predicción. El consorcio está abriendo nuevos caminos en este campo y espera lograr avances científicos fundamentales con implicaciones inmediatas para los sistemas y aplicaciones de predicción.
Casos prácticos
Las nuevas observaciones terrestres con cámaras todo cielo en combinación con las nuevas observaciones de nubes por satélite en el rango infrarrojo y visible se evalúan automáticamente para la visibilidad de estelas de condensación y nubes altas en tiempo real utilizando métodos de inteligencia artificial. Los resultados se introducen automáticamente en el conjunto de observaciones para los análisis y previsiones de la predicción numérica del tiempo (NWP), donde proporcionan una probabilidad considerablemente mejorada de formación de estelas de condensación y de las nubes relevantes para el clima resultantes de ellas. Se introducen en tiempo real en productos orientados al cliente para la planificación y el control de vuelos para operadores de aeropuertos, compañías aéreas y hasta los pilotos de las compañías aéreas para la planificación de la red, así como para la planificación concreta de la siguiente ruta de vuelo.
Duración
Marzo de 2022 – Mayo de 2025
Presupuesto
Presupuesto total: 4 million € (suma de todos los socios)
Importe de la financiación: 2.7 million € (suma de todos los socios)
Lea el artículo original aquí: https://www.dwd.de/EN/research/projects/contrails/contrails_node.html
Fuente de la imagen del título: NASA Jet Propulsion Laboratory
Sobre Reuniwatt (https://reuniwatt.com/)
Reuniwatt es una empresa líder en la evaluación y previsión de la radiación solar y la nubosidad. Basada en sólidos trabajos de Investigación y Desarrollo, la empresa ofrece productos y servicios fiables destinados a profesionales de varios sectores, aprovechando su experiencia en meteorología bajo dos aspectos: física atmosférica y ciencia de datos. Se ha prestado especial atención a la previsión de la energía solar, desarrollando soluciones de vanguardia para mejorar la previsibilidad de la producción solar a corto plazo.
La empresa ha conseguido numerosas subvenciones, entre ellas el programa de fase 1 de las PYME de H2020, lo que convierte a Reuniwatt en un campeón europeo de la innovación. Reuniwatt también ha sido seleccionada entre las empresas nacionales francesas de rápido crecimiento para formar parte del prestigioso programa French Tech 120 en 2020 y 2021, y del French Space Tour 2021.