Surveillance mondiale des dangers aériens à l’aide d’une GEO-constellation

2023-2024
Les capteurs géostationnaires offrent des observations à haute résolution temporelle et spatiale de l’atmosphère terrestre dans l’infrarouge thermique. En utilisant des techniques de discrimination, l’IASB développe un système pour surveiller les risques naturels tels que les panaches volcaniques et les tempêtes de sable, à l’échelle mondiale, depuis une constellation géostationnaire, GEO.

Cette capacité aidera à transmettre des alertes en temps opportun en cas d’événements pouvant menacer la sécurité de la population et de l’aviation.

Améliorer la sécurité aérienne en temps quasi réel avec des observations par satellite géostationnaire 

Les événements naturels tels que les éruptions volcaniques, les tempêtes de sable du désert ou les incendies peuvent affecter et menacer le trafic aérien et les populations locales.

Pour atténuer les risques associés, il est primordial d’avoir accès à des observations satellitaires en temps quasi réel avec la meilleure résolution temporelle pour suivre les panaches potentiellement dangereux. L’IASB a une longue expérience dans la diffusion de produits de données satellitaires en temps quasi réel pertinents pour l’aviation, avec son Support to Aviation Control Service (SACS).

Cependant, SACS ne fournit que des données provenant de satellites en orbite polaire qui ont une résolution temporelle limitée. Par conséquent, l’IASB s’est associé avec l’Institut royal météorologique de Belgique (IRM) pour développer la capacité de fournir des informations à partir de plateformes géostationnaires (GEO), avec une couverture presque mondiale et un échantillonnage temporel d’environ 15 minutes. L’IASB développe des produits d’observation sous forme d’indice pour les aérosols et le SO2 à partir d’une constellation d’instruments GEO. Les mesures GEO utilisent une technique de discrimination connue sous le nom d’algorithme d’estimation basée sur la covariance (COBRA).

En combinant les données de cinq capteurs géostationnaires (connus sous le nom de Georing) — FCI, SEVIRI-IO, AHI, ABI-East et ABI-West — ce système fournit des observations atmosphériques quasi-globales.

Alertes mondiales pour des événements menaçants : focus sur l’éruption de Sheveluch et la tempête de sable du désert de Gobi surveillée par HIMAWARI-9

Le but est de délivrer des alertes au moment opportun à l’échelle mondiale dans le cas d’un événement qui pourrait potentiellement menacer la sécurité des populations ou des avions.

L’éruption volcanique intense de Sheveluch en 2023 (Russie) et la tempête de sable du désert de Gobi (Mongolie du Sud - Chine du Nord) le 11 avril 2023, servent d’exemples représentatifs, illustrés par des images capturées par le capteur Advanced Himawari Imager (AHI) à bord de la plateforme HIMAWARI-9.

Sheveluch eruption
Figure 2: Observation du panache volcanique provenant de l’éruption du Sheveluch le 11 avril 2023 à 18h00 UTC en utilisant le composite RGB ash classique (à gauche) et le composite RGB nouvellement développé (à droite) de l’imageur AHI.

Pour illustrer la performance des nouveaux schémas de détection, nous comparons le composite RGB ash de référence (à gauche) avec notre composite RGB nouvellement développé qui intègre des indices pour les aérosols (cendres/poussières), le SO₂ et comme arrière-plan le canal infrarouge thermique à 10 μm (à droite).

Les deux images RGB sont complémentaires. Le composite RGB ash de référence met en évidence les conditions météorologiques et les nuages dangereux mais manque le nuage SO₂ au nord de Sheveluch. En revanche, notre nouveau composite RGB montre également le signal SO₂ qui se disperse vers le nord.

Bien que le composite RGB ash reste un outil précieux pour la surveillance, son application dans les systèmes d’alerte précoce est difficile. Notre nouveau composite RGB est plus conservateur. Tous les pixels verts et rouges indiquent quasi-systématiquement des alertes, correspondant respectivement à des particules de SO₂ et de cendres/poussière.

Nous mettons en œuvre des notifications pour les principales parties prenantes, y compris les observatoires volcaniques (pour la sensibilisation et la sécurité de la population) et les Centres de Guidance des Cendres Volcaniques (VAAC) afin d’améliorer la sécurité aérienne.

Panache volcanique Éruption du Seveluch
Panache volcanique Éruption du Seveluch, 12 avril 2023
Figure 1: Dans cette observation de l’imageur AHI embarqué sur HIMAWARI-9, notre nouvelle composite RGB utilise l’indice des aérosols (rouge), l’indice SO2 (vert) et le canal à 10 μm comme arrière-plan (bleu). Le panache volcanique (SO2, cendres et un nuage mixte, montré en tons jaunes) de l’éruption de Sheveluch le 12 avril 2023 à 09h00 UTC est observé à l’est du Kamtchatka. En même temps, un nuage de poussière du désert de Gobi se déplace du continent asiatique vers Hokkaido, au Japon.