WaLiNeAs — Assimilation de réseau lidar vapeur d'eau

Les épisodes de précipitations extrêmes (EPE) constituent une menace pour la vie humaine mais restent difficiles à prévoir. Des efforts considérables ont été déployés ces dernières années pour améliorer la qualité des prévisions relatives à ces événements graves et des progrès significatifs ont été réalisés grâce à la mise au point de systèmes de prévision numérique météorologique (SPNM) résolvant explicitement la convection profonde. Toutefois, notre capacité à prévoir ces événements à fort impact reste limitée en raison du manque d'observations de vapeur d’eau (VE) à haute fréquence et haute résolution dans la basse troposphère (en dessous de 3 km). Nous avons pour objectif de mettre en place un outil de prévision intégré, couplant les mesures du réseau de profils de VE et un SPNM pour estimer précisément la quantité, le moment et l'emplacement des précipitations associées aux EPE dans le sud de la France (région frappée par environ 7 EPE par an pendant l'automne). Le projet WaLiNeAs proposé est une initiative unique et innovante qui permettra pour la toute première fois d'assimiler des profils de VE à haute résolution verticale mesurés par lidars dans les 3 premiers kilomètres de la troposphère. L'avantage de WaLiNeAs pour les communautés académiques et opérationnelles est double : faire progresser les connaissances sur les processus dynamiques et complexes qui contrôlent le cycle de vie des EPE et améliorer la prévisibilité des EPE dans le sud de la France à des échelles pertinentes pour les études météorologiques. Un réseau de 5 lidars Raman VE autonomes sera déployé en Méditerranée occidentale pour fournir des mesures à haute résolution verticale, comblant ainsi les lacunes critiques des observations de VE dans la basse troposphère par les réseaux opérationnels et satellites actuels. Le traitement en temps quasi réel et l'assimilation d'ensemble des données de VE dans le modèle opérationnel français AROME (Application of Research to Operations at MEsoscale), utilisant une approche 4DEnVar avec des mises à jour de 15 minutes, devrait améliorer la capacité du modèle à prévoir les EPE à l'échelle kilométrique dans le sud de la France 48 heures à l'avance. La campagne de terrain devrait commencer début septembre 2022, pour couvrir la période la plus propice aux fortes précipitations dans le sud de la France. Le réseau de lidar VE sera exploité par un consortium de groupes de recherche français, allemands et italiens. Les données Lidar seront mises à la disposition de Météo-France peu après avoir été acquises et jusqu'à 96 fois par jour. Outre la démonstration du potentiel d'assimilation des données VE lidar dans un contexte opérationnel en temps quasi réel, un objectif auxiliaire du projet est également de montrer que les lidars Raman peuvent être laissés en fonctionnement continu, sans surveillance pendant une période d'au moins 3 mois. Il s'agit d'une condition préalable dans la perspective du déploiement futur de systèmes lidar Raman opérationnels destinés à combler les lacunes d'observation en VE dans la basse troposphère. Ce projet aboutira à des recommandations sur le traitement des données lidar en vue d'une exploitation opérationnelle future dans les SPNM. Ce projet contribuera de manière significative aux objectifs scientifiques du CES04 «Innovations scientifiques et technologiques pour accompagner la transition écologique» à travers le développement de systèmes lidar Raman pour une surveillance intelligente de l'environnement, en tout temps, sans surveillance et continue, en particulier pour la VE. Ce projet est très innovant et jettera les bases d'un futur outil d'alerte intégré visant à prévenir les risques naturels associés aux fortes précipitations, comme par exemple le long du littoral méditerranéen. Une fois la preuve de concept validée dans le cadre du projet WaLiNeAs, des outils intégrés similaires pourront être appliqués dans d'autres parties du monde pour éviter des risques naturels similaires.