Le projet CONTRAILS vise à développer et à combiner des méthodes d’IA fiables et des modèles physiques pour améliorer l’identification, la caractérisation, l’assimilation des données et la prévision des traînées de condensation. Pour ce faire, les partenaires du projet mènent des travaux pour mieux comprendre le processus physique global qui sous-tend leur formation.
Projet CONTRAILS – IA pour la paramétrisation, assimilation de données et prévision
Concernant les applications aérospatiales, les résultats de ce projet fourniront des outils pour surveiller les effets des traînées de condensation sur le climat et pour informer les futurs essais expérimentaux visant à optimiser les trajectoires afin d’empêcher leur formation.
L’objectif du sous-projet du DWD est de développer des méthodes d’assimilation et de prévision pour les observations de traînées de condensation (contrails) et de cirrus dans le cadre des systèmes de prévision numérique du temps (NWP). Nous utilisons le modèle ICON et son assimilation de données à variation d’ensemble. Le projet sera directement pertinent pour les principaux clients de DWD.
Figure 1: Observation des traînées de condensation avec plusieurs imageurs du ciel, permettant des expériences de stéréoscopie (Source : Consortium CONTRAILS)
Le sous-projet contribue aux trois tâches “IA pour l’identification et la prévision dynamique de traînées de condensation”, “IA et modèles physiques pour l’analyse de traînées de condensation” et “Modèles, assimilation de données et validation d’algorithmes”. La tâche d’identification vise à traiter des images provenant de caméras au sol et de satellites dans le domaine visible ou infrarouge à l’aide d’algorithmes d’IA afin d’identifier les traînées de condensation et de prédire leur évolution. Un opérateur modulaire pour les observations de traînées de condensation et de cirrus sera développé sur la base d’une combinaison (a) de nouveaux algorithmes d’intelligence artificielle, (b) de paramétrisations physiques améliorées (basées sur des approches classiques et de nouveaux réseaux neuronaux), et (c) de composants de transfert radiatif. Les opérateurs seront intégrés dans le système de prévision et testés sur des études de cas.
Responsables du projet: Dr. Stefanie Hollborn, Prof. Dr. Roland Potthast
Coopération bilatérale franco-allemande
Le consortium CONTRAILS est composé en Allemagne du Service météorologique allemand (DWD) et en France du Groupe THALES, de l’institut de recherche LATMOS et de Reuniwatt. Les partenaires apportent leurs compétences spécifiques dans la prévision de l’évolution et des processus atmosphériques (DWD), l’aéronautique et l’utilisation de méthodes d’intelligence artificielle (THALES), la télédétection et la science du climat (LATMOS), et le développement et l’exploitation de caméras pour l’observation de l’atmosphère et leur lien avec les méthodes de prévision numérique (Reuniwatt).
Figure 2: Le consortium CONTRAILS : Il se compose de DWD, du groupe THALES, de LATMOS et de Reuniwatt (Source : Consortium CONTRAILS)
Perspective du marché et promesses du produit
Le service météorologique allemand fournit quotidiennement des prévisions météorologiques numériques (NWP) à des millions d’utilisateurs, de l’échelle mondiale à l’échelle régionale à haute résolution et dans une fourchette allant de quelques heures à quelques semaines, avec des clients clés dans le secteur de l’aviation ainsi que dans les énergies renouvelables et les applications climatiques. THALES et le LATMOS sont fortement engagés dans le secteur de l’aviation, avec des produits et des applications dans l’ensemble de la chaîne de valeur de l’aviation. Reuniwatt fournit des images en temps réel à partir de caméras du ciel dans le domaine aéroportuaire et photovoltaïque, avec des produits et des applications de contrôle en temps réel des processus, des équipements et des produits.
Défi et innovation
L’observation, la modélisation et la prévision des traînées de condensation et des nuages élevés, leur interaction avec le trafic aérien et leur impact immédiat et à long terme sur le climat constituent un domaine important et complexe des sciences de l’atmosphère. Grâce à des systèmes de prévision mondiaux et régionaux basés sur des techniques modernes d’assimilation de données d’ensemble, de nouvelles techniques d’intelligence artificielle et de nouveaux systèmes d’observation peuvent être intégrés de manière transparente dans le processus d’analyse et de prévision. Le consortium innove dans ce domaine et s’attend à faire des avancées scientifiques fondamentales ayant des implications immédiates pour les systèmes de prévision et leurs applications.
Cas d’utilisation
Les nouvelles observations faites par des caméras du ciel au sol, combinées aux nouvelles observations de nuages par satellite dans l’infrarouge et le visible, sont automatiquement évaluées pour la visibilité des traînées de condensation et des nuages élevés en temps réel à l’aide de méthodes d’intelligence artificielle. Les résultats sont automatiquement introduits dans le pool d’observation pour les analyses et les prévisions de NWP, fournissant une probabilité considérablement améliorée de capture de la formation de traînées de condensation et de nuages importants pour le climat qui en résultent. Ils sont introduits en temps réel dans des produits orientés client pour la planification et le contrôle des vols pour les opérateurs aéroportuaires, les compagnies aériennes et jusqu’aux pilotes des compagnies aériennes pour la planification du réseau ainsi que pour la planification concrète de la prochaine trajectoire de vol.
Durée du projet
Mars 2022 – Mai 2025
Budget
Budget total : 4 million € (sommes de tous les partenaires)
Montant du financement: 2.7 million € (sommes de tous les partenaires)
Lire l’article original ici: https://www.dwd.de/EN/research/projects/contrails/contrails_node.html
Source de l’image du titre: NASA Jet Propulsion Laboratory
A propos de Reuniwatt (https://reuniwatt.com/)
Reuniwatt est un acteur majeur de l’évaluation et de la prévision du rayonnement solaire et de la couverture nuageuse et des prévisions de l’énergie solaire et éolienne. Basée sur de solides travaux de Recherche et Développement, la société offre des produits et services fiables destinés aux professionnels de divers domaines, tirant le meilleur parti de deux facettes clés de la météorologie : la physique atmosphérique et les sciences des données. Un accent particulier a été mis sur la prévision de l’énergie solaire, en développant des solutions de pointe pour améliorer la prévision à court terme de la ressource solaire.
L’entreprise a obtenu de nombreuses subventions, dont le programme H2020 SME Phase 1, qui fait de Reuniwatt un champion européen en matière d’innovation. Reuniwatt a également été sélectionnée parmi les entreprises nationales à forte croissance pour rejoindre le prestigieux programme French Tech 120 en 2020 et 2021, ainsi que le French Space Tour 2021.