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Si il existe une impression de longévité en informatique, c’est bien le cas des simulateurs de vol. Ils ont pour moi toujours existé, depuis même les balbutiements de l’informatique. Je me souviens encore de mon premier Flight Simulator II sur Commodore 64, dans les années 80.

Flight Simulator 2 - 1982
Flight Simulator 2 – 1982

Avec l’avancée
des technologies et la foudroyance de l’évolution digitale, on
arrive aujourd’hui à des simulations presque parfaites. J’en ai
encore aujourd’hui la démonstration presque tous les jours dans
mon nouveau métier d’instructeur professionnel, même si des
progrès en la matière restent encore à venir, et heureusement.

Un peu d’histoire de simulation…

Prenons les choses par leur commencement : Flight Simulator, logiciel de simulation de pilotage, a germé dans la tête de Bruce Artwick à partir de 1977 et sorti en 1979, édité par SubLOGIC, sa société. Il a été ensuite revendu à Microsoft qui continua le développement sous l’impulsion personnelle de Bill Gates, qui souhaitait conserver des logiciels ludiques en plus du coté business qu’on lui connaît, et ceci pas moins de trois années avant la sortie du premier OS Microsoft Windows. Il servit aussi de pilier dans le développement 3D pour des besoins de réalisme et c’est à lui qu’on doit les principales structures des moteurs 3D actuels pour l’accélération matérielle graphique. Microsoft repris ensuite le flambeau en améliorant les modèles, ajoutant des avions, des options de gestion météo, des précisions dans la représentation de l’environnement au niveau mondial avec plus de 20000 aéroports, les villes et cours d’eau, le relief avec des rendus quasi photographiques. Les dernière versions sorties l’ont été sous les noms de MS Flight Simulator 2004 et X avec des versions Standard, Deluxe et Professionnelle, auxquelles on peut trouver des addons complémentaires (zones géographiques, aéroports, scénarios…) conçus par des particuliers ou des éditeurs commerciaux divers. Flight Simulator a été ensuite stoppé par Microsoft, et le code source cédé pour Prepar3D, édité par la société 3D de Loockeed Martin. D’autres logiciels plus ludiques sont aussi sortis par d’autres éditeurs, comme X planes, Flightgear, Flight Unlimited… La possibilité de proposer un univers autour de l’aviation et du vol virtuel, bien que complexe, ravi un bon nombre de passionnés tout autour du globe, le tout étant accentué avec l’avénement d’internet.

Quelle application en pratique ?

Concernant les interfaces, il faut remonter au début des années 1910 pour trouver les premiers entraineurs de vol, puis l’évolution de l’aviation les orientera vers des modèles analogiques pour l’entrainement des pilotes. A la rencontre du numérique et de l’analogique, des constructeurs développèrent alors un ensemble permettant à la fois de proposer une interface fidèle pour le contrôle de l’avion, et son modèle de vol informatique pour le calcul. Mais comment cela fonctionne-t-il ?

En couplant du
hardware (la cabine) avec le software (le logiciel contenant le
modèle de vol et l’environnement), il a fallu standardiser les
langages entre ces machines. L’utilisation des interfaces IN/OUT
(Entrées / Sorties) permet d’envoyer des signaux d’entrées
concernant la positions des commandes et des équipements commandés
par le pilote, et des résultats de calcul en sortie, qui permettront
de modéliser l’attitude et les évolutions de l’avion, mais
aussi la vitesse calculée de celui-ci, son altitude, etc. avec le
retour sur les instruments d’affichage dans le cockpit, ainsi que
les retours de force aux commandes. L’environnement 3D sera projeté
quant à lui via des écrans ou des projecteur tout autour de la
cabine, ainsi que le son pour un rendu plus immersif. Les simulateurs
FNTP actuels utilisés en compagnie aérienne, sont même montés sur
verrins hydrauliques qui permettent de mouvements de la plateforme de
6°.

Simulateur FullFlight
Simulateur FullFlight

Les coût de
fabrication de ce genre d’équipement est énorme, nécessite une
maintenance régulière, mais a le mérite de pouvoir simuler toute
situation non reproductible en vol. Il serait par exemple et on
l’imagine bien, difficile de simuler une panne de deux réacteurs
sur un avion de ligne avec des passagers à bord. C’est là où
l’application pédagogique des simulateurs prend tout son sens.

Les simulateurs
utilisés aujourd’hui dans la formation des pilotes sont de gros
systèmes, qui doivent être certifiés par les autorités
aéronautiques avant d’être exploités dans les programme de
formation.

Sont pris en compte des notions de fiabilité, de réalisme, de rendus, et de standards en comparaison avec les vrais avions sur lesquels les pilotes se destinent. Ceci permet aussi de réduire de le nombre d’heures de vol réelles en conservant la même courbe de progression pédagogique, pour ensuite appliquer en situation concrète de vol. La majorité des écoles de pilotage proposent aujourd’hui une partie de leur programme de formation en séance sur simulateur, notamment pour le VSV (vol sans visibilité), l’IR (vol aux instruments avec météo dégradée), ou encore le traitement de différentes pannes, comme on le ferait en réalité. Un exemple avec les simulateurs AL42 ou ALX du constructeur ALSIM sur lesquels j’ai été formé. L’AL42 réplique la cabine du Diamond DA42, bimoteur léger exploité en VFR et IFR en monopilote, et l’ALX est modulaire, permet de simuler des modèles de vol du monomoteur classique, ou JOC (Jet Oriented Course) pour des formations sur un modèle de vol proche des avions de ligne à réaction type B737 ou A320, notamment pour les qualifications de pilotage en équipage et le CRM Cockpit Ressource Management.

Comment sont structurés ces simulateurs ?

Ils sont
architecturés autour d’une console principale qui fait tourner le
modèle de vol et celui de l’environnement 3D : l’instructeur
aura une console dédiée qui va lui permettre d’interférer avec
l’évolution de la météo, du vent, des conditions de vol, mais
aussi des systèmes internes comme les pannes, les
dysfonctionnements, le trafic… Il manque encore aujourd’hui la
possibilité, par manque aussi de ressources, de matérialiser la
météo réelle du jour directement partout autour du globe, ou
encore incorporer le trafic aérien réel directement dans
l’interface.

On va aussi trouver plusieurs modules qui vont être reliés à des écrans qui afficheront des instruments particuliers, d’autres qui auront en charge la gestion du retour d’effort… Enfin il reste l’affichage avec 3 projecteurs branchés sur chacun une console de visualisation. Tout ce matériel est connecté en réseau Wake-on-Lan, permettant de démarrer ou de couper toutes les consoles et projecteurs à partir d’une seule en Master. Ce sont donc quasi une dizaine d’ordinateurs différents qui travaillent en même temps et qui sont synchronisés. Une ligne internet haut débit est aussi dédiée à la maintenance à distance par VPN en cas de besoin, et pour les mises à jour.

Schéma global d’un système Homme / Machine pour le rendu de la simulation

Les modèles de vol
qui sont réalisés aujourd’hui sont très fidèles à la vraie
vie, et le pilote qui prend l’habitude de les utiliser ne sera pas
perdu quand il arrivera dans l’avion, puisque l’ergonomie et les
réactions seront les mêmes. Ces simulateurs permettent à la fois
de réaliser des séances quand ce n’est pas possible à cause de
la météo réelle, ou encore de dégrader la météo virtuelle pour
voler dans la couche de nuages quand il fait une tempête de ciel
bleu dehors. On peut aussi pousser le décisionnel des élèves, à
savoir pousser une situation dégradée là où cela pourrait
représenter un danger dans une situation réelle, et donc travailler
en situation de stress pour appréhender les baisses de performance
des pilotes dans cet état.

Simulateur d’avion de ligne grand public

Pour finir, des sociétés privées proposent aujourd’hui au grand public des vols découverte à bord d’avions de ligne virtuels aux cockpit réalistes pour les immerger dans les antres du métier. On en trouve un peu partout en France. Je vous invite à vous essayer à cela, ou bien de passer sur le centre de Nîmes si vous désirez visiter nos installations à l’occasion et le simulateur de DA 42.

Du business à la météo, la naissance de Windy TV

Comme son nom l’indique, Windy TV est une plateforme en ligne dédiée à l’affichage des vents et des principales observations météorologiques courantes. On peut se demander le pourquoi d’un énième site météo, puisque des entités nationales sont déjà aux commandes de tels outils, comma par exemple Météo France qui a la charge de traiter, modéliser puis de fournir des informations dans l’hexagone, en direction de ses utilisateurs (aviation, marine, professionnels…) et des médias. Une des réponses tient tout simplement en l’ergonomie et la convivialité d’utilisation de Windy TV dans son interface et sa lisibilité. : tout est fluide, dynamique, réactualisé, simple et intuitif !

Cette idée est née initialement pour les besoins d’une société qui fabriquait des éoliennes en Australie. Un besoin naturel d’avoir les dernières prévisions était nécessaire aussi bien pour l’installation des appareils que pour leur exploitation. Cette société a donc fait appel au développeur tchèque Ondřej Procházka, également pratiquant du vol libre en parapente, afin de trouver un moyen permettant de s’appuyer sur les données collectées auprès des différents organismes météorologiques, et qui permettraient de fournir une vision globale rapide de la situation à un endroit donné sur le globe. C’est ainsi qu’est née le site de Windy TV, décliné ensuite en application sous beaucoup de standards (IOS, Android, Windows…)

L’interface du site de Windy TV

L’interface de Windy TV est poussée à son plus simple appareil : donner une vision rapide, en un clin d’œil.  Elle centre via la géolocalisation de sa connexion internet sur la zone dans laquelle l’utilisateur se trouve, et charge les observations en cours.

En haut à gauche, on peut trouver un encart qui concerne la tendance à venir dans les prochaines 72 heures, au nouveau de la prévision générale du temps, des précipitations, de la température, de la force du vent… On trouve aussi une barre de recherche pratique pour aller se centrer sur un point géographique particulier.

L’interface de Windy TV

Sur la droite, de haut en bas, on trouve l’échelle des options qui permet de naviguer dans les différents modes d’affichage, celui par défaut étant les vents en surface et leur gradient, représentés par des couleurs nuancées. Mais on pourra aussi aller afficher les précipitations, les pressions, les températures, la couverture nuageuse, les isothermes… et même les vagues pour nos amis véliplanchistes, surfer ou Kitesurfer… D’autres options d’affichages permettent de proposer des légendes supplémentaires sur les cartes, comme l’emplacement des aéroports, des emplacements de parapentes ou de planche à voile…

Enfin dans la partie inférieure, on trouve une frise d’animation qui permettra de déclencher la lecture de l’évolution prévue par succession d’images animées successives, et plutôt intéressantes pour procéder à ses propres prévisions.

Comment sont établies les prévisions ?

3 modèles sont compilés dans Windy TV, et permettent justement d’affiner les prévisions en allant chercher le modèle qui conviendrait le mieux à ses attentes.

  • On trouvera le traditionnel GSF (Global Forecast System) américain utilisé par le National Service Weather, l’équivalent du Météo France aux Etats-Unis. Il se base sur des images satellitaires d’observation dans le visible et l’infrarouge et permet de descendre à des résolutions de l’ordre de la vingtaine de kilomètres en précision.
  • Le modèle européen est celui de L’European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) et dispose, grâce à une coopération étatique, d’une résolution moyenne de 9 kilomètres sur l’ensemble de l’Europe.
  • Le troisième modèle à disposition est le NEMS, le modèle européen basé sur les suisses de Météoblue. ce modèle est, excusez du peu, du modèle le plus précis, avec une résolution pouvant descendre à 4 kilomètres sur l’Europe de l’ouest avec ses satellites géostationnaires.

Conclusion pratique

Grâce à l’ensemble de ces données, l’utilisateur peut donc avoir accès à une grande partie des informations météo dans l’instant et donc commencer à se faire ses propres projections en fonction de ses besoins (sous réserve de disposer d’un minimum de connaissances en météorologie). Les niveaux de détail et de mesure sont suffisants aussi pour visualiser des phénomènes caractéristiques météorologiques sur toute la surface de la planète, comme l’évolution des anticyclones selon les saisons, les évolutions de la zone de convergence intertropicale (ZCIT), des différents jets stream, courant de haute altitude, si on joue un peu avec les couches supérieures de la troposphère.On peut aussi aller observer des phénomènes cycloniques ou ouragantesques, comme ceux qui ont frappé les Antilles en septembre 2017, nettement visibles sur les cartes (voir ci-dessous).

Windy TV est donc un outil simple et accessible à tous, et vous permettra de voyager sur la planète directement depuis vos écrans ou depuis vos smartphones, et de jouer les météorologistes pour vous et vos proches, de manière rapide. C’est aussi un outil très pratique pour travailler sa géographie, et comprendre un peu mieux la circulation générale des vents et des courants autour de la Terre. Je vous encourage à aller visiter ces sites, très riches en enseignements et qui vous permettront sans doute de mieux appréhender la météo dans son ensemble. Je profite aussi de cet article pour remercier ma référente météo en la matière, Hélène.C, qui de part son enseignement, son expertise et sa pédagogie, a su m’apporter une vision globale en la matière.

Carte interactive intégrée depuis le site :

Aujourd’hui, nous allons parler météorologie . Quel temps fera-t-il demain ? C’est une des questions les plus posées et elle est désormais traitée grâce au numérique. Première question  : comment prédit-on la météo ?

Et bien , vous faites surement partie des personnes qui se posent la question de savoir comment est que les météorologues font pour estimer les évolutions du ciel, et élaborer leur prévisions. D’ailleurs parlons de prévisions météo : c’est une application des connaissances en météorologie et des techniques modernes de prises de données et d’informatique pour prévoir l’état de l’atmosphère à un temps ultérieur. Mais les premières prévisions remontent à l’aube de l’humanité, avec les devis et les oracles, qui tentaient déjà de prédire la pluie ou le soleil, avec des techniques beaucoup plus rudimentaires. Mais  quel est leur champ d’application dans les prévisions météo et quels outils utilise-t-on ?

Tout d’abord, pour parler des outils, il faut parler de la problématique. Il existe des lois précises qui permettent de calculer les évolutions de la météo. Ces lois régissant le comportement de l’atmosphère sont dérivées de ce qu’on appelle la mécanique des fluides. En gros ce sont des modèles mathématiques, qui incorporent une immensité de données et de variables qui permettent de calculer, au moyen de super-ordinateurs, des équations complexes et de les résoudre. Ceci affine la précision des prévisions. Pour compléter les données, il faut dire que la modernisation des communications depuis 30 ans, et notamment des transferts de données numériques, ont révolutionné la chose : comme par exemple la mesure automatisée des températures, des précipitations et leur envoi en instantané sur des serveurs de stockage et de calcul, l’utilisation des radars météo qui constituent désormais un réseau international, et le croisement des données entre les pays. Il y a donc différentes étapes pour prévoir la météo, car sans données initiales, on ne peut rien faire.

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Une station météo automatisée…

La phase initiale s’appelle tout simplement l’acquisition des données. Les données sont acquises par un ensemble de systèmes qui donnent la pression, la température, l’humidité, la direction et vitesse du vent, les précipitations, les conditions nuageuses, etc, à la surface et en altitude. Ces systèmes ont chacun leur fréquence de prise de donnée et peuvent être des stations au sol, automatisées ou non, des services météo d’aéroport, des bouées fixes ou dérivantes dans le océans, des ballons-sonde en altitude, des radars météo et même des satellites spécialisés en orbite défilante ou géostationnaire autour de la Terre, comme Météor, Météosat ou Cosmos.

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Le satellite Météosat…

Ensuite c’est un météorologue qui rentre en action : il va analyser les données et appliquer des techniques expérimentales pour estimer le déplacement et le comportement des systèmes atmosphériques. Ou bien c’est un méga-ordinateur, qui va procéder à des calculs très poussés, avec des probabilités plus ou moins importantes. Et souvent, un prévisionniste synthétise les résultats obtenus qu’il croise avec les siens pour obtenir l’estimation la plus fiable possible. Et comme les modèles ne sont jamais parfaits, c’est pour cela que parfois, « la météo se trompe » comme on aime à le dire… Genre le jour où vous laissez votre parapluie à la maison et qu’il se met à pleuvoir de manière inattendue.

En effet, tout n’est que simulation et parfois la réalité est bien différente. Il arrive souvent que différents modèles suggèrent différentes solutions. Cela est dû à la façon dont les équations de l’atmosphère sont intégrées dans un modèle, à sa résolution et à l’état de l’atmosphère qui est parfois très instable et susceptible de grands changements à partir de petites variations de l’analyse initiale. Le prévisionniste compare son scénario avec les résultats obtenus par le ou les modèles numériques. Il peut ainsi se faire une idée des forces et des faiblesses des solutions qu’ils proposent et choisir la meilleure. Il utilise aussi pour cela les images satellitaires, celles des radars météorologiques, ainsi que toute autre donnée récente.  Comme ce qu’on voit à la télévision : c’est en effet une des formes de présentation des prévisions.

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Une carte colorisée et modélisée numériquement…

Une fois arrivé à une solution, le prévisionniste doit mettre celle-ci sous forme utile pour l’usager comme par exemple en direction des médias : journaux, bulletins télévisés, radios, services météorologiques nationaux tels que Radiométéo au Canada, etc. qui oeuvrent pour sa diffusion à l’attention d’autres utilisateurs directs), mais aussi à destination du grand public pour le tourisme, la vie quotidienne… Il doit aussi penser aux pilotes et navigants aériens, amateurs ou professionnels avec des informations plus techniques dont ils ont besoin, aux marins, amateurs ou professionnels, ou encore aux usagers spécialisés tels que  les déneigeurs, les compagnies d’électricité, etc. pour leur permettre d’ adapter leurs activités… Chacun d’eux reçoit des produits sous la forme la plus utile pour leur opération. Ce sont traditionnellement des cartes ou des textes mais plus récemment, avec l’internet, des graphiques de tendances ou tout autre produit graphique. On se rend bien compte que l’explosion des technologies numériques est désormais essentielle et indispensable dans la prévision de la météo, et on peut aussi penser que les évolutions de demain permettront encore d’affiner les résultats. Mais n’oublions pas non plus que Dame Nature a aussi son caractère propre et parfois très imprévisible…


Ecoutez le podcast en audio :