Présentation du radar en bande X du projet RHYTMME

Risques Hydro-météorologiques en Territoires de Montagnes et Méditerranéens
Co-Financeurs du projet :
Porteurs du projet :
L’Union Européenne
finance RHYTMME
Présentation du radar en bande X du projet RHYTMME
Les radars sont utilisés en météorologie
pour repérer les précipitations, mesurer
leur déplacement, déterminer leur nature
et évaluer leur intensité en temps réel.
Météo-France utilise en plaine des radars
hydrométéorologiques, en bande C ou S,
d’une portée pouvant atteindre 250 km
pour la détection (typiquement les nuages
convectifs) et 80 km pour l’hydrologie
(estimation précise des cumuls de pluie),
regroupés dans un réseau national baptisé
ARAMIS1.
Mais dans les régions au relief accidenté
comme la région PACA, notamment sur
l’arc alpin, la zone de visibilité des radars
de ce réseau est considérablement réduite
par l’effet d’écran que constituent les
montagnes. Quant au réseau de
pluviomètres, effectuant des mesures
ponctuelles, en montagne il ne permet
pas de rendre compte de la variabilité
spatiale des précipitations fortement
influencées par le relief.
60 km
Représentation du réseau expérimental du projet RHYTMME fin 2010
(deux autres radars seront installés à terme)
Simulation de la couverture hydrologique du réseau RHYTMME en 2010
incluant les radars du réseau opérationnel de Météo-France, le radar
expérimental du CNRS au Mont Vial (Hydrix) et le radar de la montagne
Maurel. En rouge sont représentés les indices de qualité de la mesure radar
supérieurs à 84 sur une échelle allant de 0 à 100, correspondant à une
bonne confiance dans l’estimation des cumuls de pluie. Les principaux
bassins versants d’intérêt sont délimités par des contours bleus et des
cercles en pointillés blancs de 60km de rayon sont tracés autour des radars
de nouvelle technologie.
Or, en montagne se produisent des phénomènes brutaux : crues torrentielles, glissements de terrains et
avalanches, difficiles à anticiper avec les moyens actuels par les acteurs locaux. En effet, dans les
massifs montagneux, les bassins versants de petite taille, pentus, souvent dénudés, canalisent
brutalement les pluies, souvent intenses et très localisées, vers les torrents et les rivières, entraînant
érosions, débordements et inondations dévastatrices.
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ARAMIS : Application Radar à la Météorologie Infra-Synoptique
C’est dans ce contexte que le projet RHYTMME2, piloté par Météo-France et le CEMAGREF et
cofinancé par l’Union Européenne, l’Etat et la Région PACA, a été lancé en 2008.
Le projet a pour objectif la mise en place d’une plateforme d’avertissement de l’occurrence d’aléas
naturels liés aux précipitations en zone montagneuse, à l’horizon 2013. Les services proposés viseront
à avertir le plus tôt possible les services de l’Etat et les collectivités locales concernées par des
événements précipitants, compte tenu de leurs conséquences prévisibles en termes d’aléas
d’inondations, de crues torrentielles, d’avalanches, de mouvements de terrain ou de feux de forêt.
Le projet s’appuie sur l’implantation, dans les Alpes du Sud, de radars de nouvelle génération, les
radars Doppler polarimétriques en bande X. Le premier radar financé par RHYTMME sera installé au
sommet de la montagne Maurel (Alpes-de-Haute-Provence) à l’automne 2010. Deux autres radars
seront installés en région PACA d’ici fin 2013.
L’intérêt d’utiliser des radars Doppler polarimétriques en bande X pour obtenir une information
hydrométéorologique sur les territoires montagneux vulnérables a été démontré par le projet de
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recherche FRAMEA (2006-2007), dans le cadre duquel a été installé le radar du Mont Vial
(Hydrix) dans les Alpes-Maritimes.
Les radars en bande X sont moins sensibles aux échos parasites (sol, mer…). Par contre, ils sont plus
sujets à l’atténuation par les précipitations ce qui peut être contrebalancé d’une part par l’exploitation
de la bipolarisation et d’autre part par une installation en réseau assurant un recouvrement entre deux
radars voisins. Leur portée peut atteindre 150 km pour la détection et 60 km pour l’ hydrologie.
La faible longueur d’onde des radars en bande X (3 cm contre 5 cm et 10 cm respectivement en bande
C et S) a une incidence directe sur le diamètre de l’antenne radar : la parabole a un diamètre de
1,5 mètre contre 6 mètres pour un radar en bande S. Grâce à cette réduction de taille, les
infrastructures supportant ces radars sont plus légères ; ces caractéristiques en font de bons candidats
pour l’installation en zones montagneuses.
La bipolarisation (double polarisation verticale et horizontale) permet d’éliminer certains artéfacts, de
corriger l’atténuation, de distinguer les différents types d’hydrométéores (pluie, grêle, neige, couche
de fusion) suivant leur forme, et d’exploiter des algorithmes plus performants pour l’extraction de la
lame d’eau. Les radars dotés de cette fonctionnalité sont dits « polarimétriques ».
Par ailleurs, le mode Doppler est utilisé pour estimer la direction et la vitesse du vent dans les basses
couches de l’atmosphère en période de précipitations, ces dernières servant de traceurs.
Le radar choisi dans le cadre du projet RHYTMME,
après un appel d’offres public lancé par Météo-France
en 2009, est le radar METEOR 50 DX de la société
SELEX Sistemi Integrati.
Le radar METEOR 50 DX est un radar compact en
bande X qui fonctionne en mode Doppler et en double
polarisation, ce qui en fait un radar approprié pour une
application météorologique à courte et moyenne
portée.
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RHYTMME : Risques Hydrométéorologiques en Territoires de Montagnes et Méditerranéens
FRAMEA : Flood forecasting using Radar in Alpine and Mediterranean Areas, PIC interreg IIIA, projet copiloté par la Région
Piémont et trois partenaires français, le CETP, le CEMAGREF et Météo-France
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Le radar surmontant son infrastructure au sommet de la montagne Maurel (1 770m),
sur la commune de La Mure-Argens (Alpes-de-Haute-Provence), site d’installation
choisi pour implanter le premier radar du projet.
Caractéristiques du radar SELEX METEOR 50 DX
Antenne : 1,8 m de diamètre, paraboloïde
Angles de rotation de l’antenne : de 0º à 360º en continu en azimut, de 6º à + 182º en site
Rotations : 0,2 – 6 tours par minute
Radome : 2 versions 2,55m et 3,5 m de diamètre
Poids total avec radôme : 950 Kg
Emetteur : à magnétron, puissance 75 KWatt crête. Emission
simultanée en polarisation H et V. Durée d’impulsion : 0,3 à 2 us. Fixé sur
l’antenne.
Récepteur : récepteur numérique GDRX 14 bits. Traitement en parallèle
des voies H et V. Fixé sur l’antenne.
Paramètres délivrés : Z, V, σ, ZDR, ϕDP, KDP, ρHV, …
Portée utile : 60 à 150km selon utilisation
Coût approximatif du radar, du radome et du calculateur : 700 000 €