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Séminaire In'Tech

Séminaire In'Tech - Atmosphère et prévisions météorologiques : nouveaux outils, nouveaux usages

Illustration In'Tech Atmosphère © Moise - Inria

Le club de veille technologique In'Tech, animé par Inria et le Cluster Isère du logiciel et des services informatiques (GRILOG),  organise une demi-journée de rencontres entre chercheurs et industriels sur le thème "Atmosphère et prévisions météorologiques : nouveaux outils, nouveaux usages". Cet événement aura lieu le jeudi 27 septembre 2012, de 13h45 à 18h, à Inria Montbonnot.

  • Date : 27/09/2012
  • Lieu : Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Montbonnot
  • Organisateur(s) : Inria Grenoble - Rhône-Alpes et le Cluster Isère du logiciel et des services informatiques (GRILOG)

Programme

Animé par Eric Blayo  responsable scientifique équipe projet MOISE Inria, professeur UJF et Laurent Debreu   chercheur,  équipe-projet MOISE, Inria Grenoble Rhône-Alpes / LJK

  • 13h45 - 14h00 Introduction
  • Laurent Debreu , chercheur,  équipe-projet MOISE, Inria Grenoble Rhône-Alpes / LJK
    Les enjeux socio-économiques liés à la prévision de l'état de l'atmosphère se sont grandement diversifiés ces dernières années. L'amélioration et la plus large diffusion des outils numériques de prévision ont permis de mieux estimer les variations météorologiques à diverses échelles spatiales et temporelles.
    Au delà du traditionnel "bulletin météo", de nombreuses applications font l'objet de beaucoup d'intérêt, qu'il s'agisse par exemple de prévision météorologique locale à très haute résolution spatiale ou temporelle pour de l'évènementiel, ou encore de calculs liés aux énergies nouvelles (potentiel éolien, ensoleillement).
    La prévision de la qualité de l'air est également un enjeu très fort dans notre société de plus en plus urbanisée. Les autres applications dérivées sont nombreuses (gestion des stocks, transport routier,  ...).
    De plus, le contexte actuel de changement climatique pose de multiples questions en terme d'évolution à long terme des conditions météorologiques et de la vulnérabilité pour de nombreux secteurs d'activités, au-delà de l'étude des impacts écologiques.
    Les outils numériques et informatiques au sens large (modélisation numérique, calcul haute performance, outils statistiques, réseaux d'observations et de communications) jouent un rôle central dans ce développement. Dans ce contexte, l'objectif de cette journée est de réunir des acteurs des mondes socio-économiques, institutionnels, et de la recherche pour échanger d'une part sur les connaissances et outils actuels, d'autre part sur les verrous scientifiques et technologiques associés aux enjeux à venir.
  • 14h00 - 14h30  Compétitivité climatique  dans l’entreprise : outils, usages, problématiques
    Pierre  Chantry,  Directeur technique, ClimPact
    De plus en plus d'entreprises s'intéressent aux enjeux de leurs activités liés aux fluctuations météorologiques et climatiques. Tous les secteurs d'activités dans le monde sont impactés par la météo et le climat, et la prise en compte de ces impacts dans la chaîne de décision des entreprises leur permet de gagner en compétitivité. Dans ce contexte, les services de CLIMPACT permettent de transformer les aléas climatiques en avantages compétitifs.
     L'outil de modélisation et de production des impacts météorologiques et climatiques mis en place par CLIMPACT est présenté suivi de quelques exemples représentatifs des besoins et des usages de la solution par ses clients. En particulier dans les secteurs agroalimentaire, pharmaceutique, énergétique, ...
     Dans un second temps, et pour illustrer les principales difficultés auxquelles nous sommes confrontés, un aperçu de quelques verrous techniques est présenté : (1) les fluctuations des prévisions d'impacts constituent par exemple une difficulté nouvelle imposée par la rencontre entre le météorologue et l'industriel puisque le premier conçoit la variabilité de l'atmosphère (et surtout de la prévision) comme un état alors que le second ne peut l'accepter dans ses process opérationnels ; (2) la représentativité spatiale des données météo constitue également une difficulté qui impose une adaptation permanente entre besoins clients, difficultés et coûts de développement ; (3) la cohérence temporelle des horizons de prévisions journalières, hebdomadaires, saisonnières ... constitue enfin une difficulté imposée par exemple par le besoin de fournir une prévision mensuelle cohérente avec les 4 prévisions hebdomadaires du même mois, et cela, sur toutes les échelles de prévisions exploitées par nos clients.
     Il n'y a pas de solutions miracles à ces thématiques de recherche opérationnelle proposées aujourd'hui dans ce séminaire. L'objectif est d'exposer les enjeux et les conséquences opérationnelles de ces difficultés techniques sur les utilisations industrielles.
  • 14h30 - 15h00 Méthodes de régionalisation en environnement : état de l'art et enjeux
    Julie Carreau , Ingénieur de recherche, UMR HydroSciences Montpellier
    Les modèles climatiques globaux (GCMs) sont les principaux outils qui permettent d'étudier l'évolution du climat et les impacts du changement climatique. Les méthodes de régionalisation ou "downscaling" servent à opérer un changement d'échelle entre les GCMs qui fonctionnent à basse résolution (de l'ordre de la centaine de km2) et les variables météorologiques locales telles que les précipitations, la température ou le vent, dont la variabilité spatiale est élevée et par conséquent requièrent une fine résolution (de l'ordre du km ou moins).
    Dans cet exposé, je passerai en revue les différentes méthodes de régionalisation qui se divisent en deux classes : les méthodes dynamiques et statistiques. J'aborderai rapidement les méthodes dynamiques et décrirai les différentes approches statistiques de régionalisation. Je terminerai l'exposé en soulevant certains défis et enjeux qui concernent les méthodes de régionalisation.
  • 15h00 - 15h30 Applications de la CFD (Computational Fluid Dynamics) aux écoulements et la dispersion atmosphériques vers l’échelle locale
    Claude Souprayen , Directeur environnement et risques, FluidYn
    Pour beaucoup de problématiques liées aux risques industriels ou associés aux études d’impacts et à la surveillance environnementale ou encore en lien avec la sécurité civile, les écoulements atmosphériques et la dispersion de polluants doivent être reproduits à l’échelle locale (au sens météorologique). Les domaines de l’ordre de quelques kilomètres contiennent toujours des environnements 3D avec du bâti, des reliefs et des modes d’usage des sols variés (champs, forêts, zones urbaines, plateforme industrielle) où se développent nécessairement des champs dynamiques complexes 3D, vitesses, turbulences. La modélisation de tels écoulements et de la dispersion associée impose l’usage de la CFD, le choix le plus courant étant les approches Reynolds Average Navier Stokes, RANS de coût numérique encore compatible avec les objectifs d’étude. Le réalisme des simulations doit cependant exploiter les connaissances et principes physiques relatifs à la couche limite atmosphérique (forçages et équilibres). Par ailleurs pour les applications de surveillance (monitoring continu ou prédiction, détection et temps-réel en gestion de risques), le couplage par descente d'échelle depuis des écoulements prédits ou observés à plus grande échelle est incontournable. On se propose d’illustrer les méthodes et outils relatifs à cette application de la CFD avec (1) couplage et intégration de forçages et (2) les développements sous-jacents pour la modélisation inverse dans les applicatifs fluidyn-PANACHE : un cas de modélisation pour la qualité de l’air (problématiques trafic) (couplage avec données synoptiques), un cas de mise en œuvre en monitoring temps réel (odeurs) sur usine de traitement des eaux usées, (couplage avec données Météo France et mâts), et un cas associé à la modélisation inverse (recherche de sources) par méthode d’inférence Bayesienne. Les discussions porteront sur les avantages et limitations de ces méthodes.
  • 15h30 - 16h00 La prévision de production éolienne et photovoltaïque à EDF  
    Julien Najac , Ingénieur recherche,  EDF R&D -  MFEE, Météo appliquée & environnement atmosphérique
    Ces dernières années, les parcs de production éolienne et photovoltaïque ont connu une très forte croissance en France métropolitaine et dans les territoires d'outre-mer. Cette production décentralisée, intermittente et non programmable, a un impact important sur plusieurs activités du groupe EDF: production, équilibre offre-demande, gestion du réseau de transport et de distribution, réseaux intelligents. Les prévisions de production éolienne et photovoltaïque sont ainsi rapidement devenues indispensables à ces activités. Nous présenterons ici les enjeux pour EDF de la prévision de production éolienne et photovoltaïque, les outils aujourd'hui développés pour répondre aux besoins d'EDF en fonction des échelles spatiales (du local au global) et temporelles (de quelques minutes à plusieurs années) mises en jeu, et les pistes d'amélioration identifiées.
  • 16h00 - 16h30  Pause
  • 16h30 - 17h00 L'adaptation statistique des prévisions de qualité de l'air
    Isabelle RIOS  et Steve MICALLEF , Responsables modélisation, Air Rhône-Alpes
    Air Rhône-Alpes est une association agrée de surveillance de la qualité de l’air dont l’une des missions est de prévoir la qualité de l’air. Les prévisions s’appuient sur une chaîne de modélisation de la dispersion et de la chimie des polluants dans l’atmosphère sur toute la région Rhône-Alpes : PREVALP. Les polluants modélisés sont les oxydes d’azote, l’ozone et particules fines. Les modèles météorologiques MM5 et WRF ainsi que le modèle de chimie CHIMERE sont les outils structurant de la chaîne de prévision. Mais pour améliorer les prévisions de qualité de l’air, le recours à une adaptation statistique locale est indispensable. Le couplage entre les modèles déterministes et statistiques permet de disposer d’un outil d’aide à la décision performant. Les cartographies de concentration atmosphérique ainsi produites par le modèle PREVALP à une résolution spatiale de 1km permettent de localiser les territoires les plus pollués, d’informer les populations concernées et les autorités compétentes.
  • 17h00 - 17h30 Simulation numérique et assimilation de données pour la qualité de l’air à l’échelle urbaine
    Vivien Mallet, Chargé de recherche, équipe projet CLIME Inria
    La simulation numérique de la qualité de l'air repose sur des modèles complexes, de grande dimension et sujets à de fortes incertitudes. Dans ce contexte, des méthodes sont développées pour exploiter au mieux un ou plusieurs modèles et des données d'observations, par exemple dans le but de réduire les incertitudes des simulations. L'équipe-projet CLIME (Inria / École des Ponts ParisTech) et Numtech travaillent, au sein d'un Inria Innovation Lab  (ex I-Lab), sur ces méthodes pour une application à l'échelle urbaine. La présentation exposera la collaboration (organisation, thèmes) et abordera plus en détail l'assimilation de données pour la simulation en temps réel de la photochimie sur une ville.
  • 17h30 - 18h00  Table ronde : verrous scientifiques et technologiques associés aux enjeux à venir  
    Eric  Blayo , Professeur UJF, Responsable scientifique de l’équipe-projet MOISE Damien Vaille-Brunet , METNEXTVivien Mallet  - Chargé de recherche, équipe projet CLIME Inria
  • Julien Najac , Ingénieur recherche – EDF R&D,  MFEE, Météo appliquée & environnement atmosphérique
  • Isabelle RIOS  et Steve MICALLEF , Responsables modélisation, Air Rhône-Alpes

Mots-clés : Prévision Atmosphère Météo Qualité de l'air Laurent Debreu Eric Blayo Équipe MOISE IN'Tech

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