Aux États-Unis, des météorologues utilisent l'apprentissage automatique pour détecter le brouillard
Le brouillard et les nappes de stratus au-dessus des aéroports peuvent créer des conditions dangereuses pour les déplacements, entraînant des retards coûteux et des plans bouleversés.
Les bureaux du Service météorologique national américain (NWS) suivent la situation et émettent des alertes lorsque les conditions sont favorables à la formation de brouillard et de nuages bas. Ces alertes sont utilisées par les compagnies aériennes pour anticiper les conditions, éviter les retards et, si nécessaire, modifier la route des vols.
Désormais, le NWS (Service météorologique national) utilise un nouveau logiciel de détection du brouillard, développé par des scientifiques du Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies de l'Université du Wisconsin-Madison et de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), pour faciliter ces alertes.
Ce logiciel (connu sous le nom de produit satellite) résulte de plus de dix ans de collaboration entre le CIMSS et la NOAA. Il utilise des méthodes d'apprentissage automatique appliquées à des données quasi temps réel provenant de satellites météorologiques, tels que les GOES-East et GOES-West de la NOAA, pour surveiller les conditions en continu et émettre des alertes en cas de brouillard probable.
« Fin 2020, le produit GOES-R Fog and Low Stratus fonctionnait pleinement dans les bureaux du NWS à travers le pays. Il assure une surveillance permanente des conditions de brouillard dangereuses, de Utqiagvik (Alaska) à Key West (Floride). »
Le brouillard se forme lorsqu'un nuage se développe au niveau du sol, réduisant la visibilité à moins de 1 kilomètre. Il peut être facile de repérer le brouillard lors d'un trajet matinal ou en regardant par la fenêtre, mais déterminer l'étendue d'une nappe de brouillard sur une grande zone reste un défi, en particulier pour les observations satellitaires.
Les premiers systèmes de détection du brouillard comparaient les données satellitaires dans les domaines visible et infrarouge, mais ils étaient largement limités aux situations où aucun autre nuage ne se trouvait au-dessus du brouillard. De plus, les méthodes précédentes ne fonctionnaient que la nuit, en raison des interférences liées à la lumière solaire réfléchie. Et contrairement aux orages, qui contiennent de plus grosses gouttes de pluie et des cristaux de glace, le brouillard est composé de gouttelettes bien plus petites, invisibles au radar.
« Pour améliorer le système, nous avons intégré d'autres données atmosphériques utilisées dans les algorithmes de prévision numérique du temps. Cela permet de déterminer le type de brouillard présent sur une zone, en évaluant chaque pixel de l'image et en générant une probabilité de présence de brouillard ainsi que son intensité. »
Au-delà de la détection du brouillard, ce produit aide les compagnies aériennes à éviter des retards qui coûtent chaque année des millions de dollars. Selon une analyse de la Federal Aviation Administration, la météo a été à l'origine de près de 70 % des retards de vols entre 2008 et 2013, avec des coûts bien réels. Chaque heure de retard coûte aux compagnies entre 1 000 et 4 000 dollars par vol.
Le produit GOES-R Fog a été conçu à partir des besoins de l'aviation, qui varient selon le type d'appareil. Les petits avions, par exemple, suivent un ensemble de règles différent en matière de météo, car ils ne disposent pas d'équipements aussi avancés que les gros avions de ligne. Fog identifie les conditions dangereuses pour les deux types d'appareils et peut être utilisé pour émettre des alertes à l'échelle du pays, évitant des retards coûteux et rendant le transport aérien plus sûr.
« Les voyageurs ignorent peut-être l'origine de ce produit ou ce qui se passe en coulisses. Mais c'est un excellent exemple de la façon dont le public profite de ce type de collaboration entre universités et pouvoirs publics. »
Si la météo est la principale cause de retard en raison d'une demande trop forte sur les ressources concernées, le volume lié à une demande excessive, même lorsque les capacités des ressources sont illimitées, représente également 19 % des retards. Les pannes d'équipement comptent pour 1 %, l'indisponibilité des pistes pour 6 %, et les autres facteurs pour les 5 % restants. Ces statistiques de retard incluent les compagnies aériennes commerciales, les taxis aériens, l'aviation générale et les avions militaires.
Le type de météo à l'origine des retards varie au cours de l'année et selon la région géographique du pays. Le pic des retards liés à la météo et des retards globaux se situe en mai, juin et juillet (les retards météo oscillent entre près de 6 700 et plus de 7 800, les retards globaux entre 9 000 et 9 500), mais les retards météo sont également importants en mars, avril, octobre, novembre et décembre (de 3 500 à 5 400).
NextGen Weather (programme de la Federal Aviation Administration) fournit des produits météorologiques aéronautiques qui soutiennent la gestion tactique et stratégique du trafic aérien pendant les phénomènes météo, contribuant à limiter les retards des passagers et à renforcer la sécurité des vols.
Les gestionnaires de flux de trafic peuvent prendre diverses mesures, comme réacheminer localement le trafic selon les conditions météo, diriger les appareils en vol vers une trajectoire d'approche sans intempéries lorsqu'ils sont proches de l'aéroport de destination, ou retarder les arrivées en les plaçant en attente jusqu'à ce que la météo s'améliore.
