Utilisations des champs Xport pour la validation d'autres produits pluviométriques

VII.2.1. Pluie satellite Megha-Tropiques

Comme mentionné précédemment, le déploiement de Xport en zone sahélienne a été financé par le CNES dans le cadre des campagnes de validation Megha-Tropiques (MT). Un des objectifs des champs produits dans cette thèse est la validation des produits MT de niveau 2 : la pluie instantanée en surface sous la trajectoire du satellite, telle que fournie par l'algorithme BRAIN (Viltard et al., 2006).

Un exemple de trajectoire de Megha-Tropiques avec la trace de l'imageur micro-onde MADRAS est montré ci-dessous. On y voit la signature de plusieurs MCS en Afrique (tâches jaunes) dans le canal 89Ghz.

Figure VII-6 :EX : orbite MT en Aout 2012 – Imageur MADRAS Canal 89 GHz.

La validation de BRAIN entreprise par les équipes MT est basée sur des statistiques à partir de toutes les occurrences de trajectoire (du satellite Megha-Tropiques et d'autres plateformes micro-ondes) alors que le radar observe de la pluie au sol.

Chapitre VII: Développements en cours et perspectives

Figure VII-7 : Exemple d'overpass : champs instantanés Brain-Xport.

Le champ Xport à sa résolution native (gauche) et dans la résolution du satellite (milieu) ; champ instantané Brain (droite)

Sur l'ensemble de la saison 2012 au Burkina Faso 257 "overpass" de ce type (plateformes micro-onde : MADRAS-MT ; TRMM TMI ; SSMIs ; AMSRE) ont exploités.

La figure ci-dessous illustre le résultat en termes de bonne cohérence des masques pluvieux :

Figure VII-8 : Corrélation des séries temporelles de nombre de pixels pluvieux.

Nombre de pixels pluvieux (ici > 1mm/h) Brain et Xport. Réalisé sur les 257 overpass BRAIN- Xport de la saison 2012

Chapitre VII: Développements en cours et perspectives

VII.2.2. Mesure de pluie par liens micro-onde commerciaux

Résultats :

La logistique mise en place à Ouagadougou dans le cadre du super-site de validation Megha-Tropiques a permis d'initier un autre projet qui tenait à cœur à nos équipes depuis de longues dates : tester en Afrique la possibilité d'estimer la pluie grâce aux réseaux de téléphonie mobile. Il s’agit d'exploiter l'atténuation du signal porteur micro-onde entre les antennes-relais de ces réseaux.

Une collaboration fructueuse a été initiée entre l'IRD, le laboratoire LAME de l’Université de Ouagadougou (thèse de A. Doumounia) et l'opérateur de téléphonie Telecel Faso.

Un lien opérant à 7 GHz et d’une longueur de 29 km a été mis à disposition des chercheurs pour la saison 2012. L'estimation de pluie à partir du lien micro-onde a été réalisée dans le cadre de la thèse de A. Doumounia, que j’ai contribué à encadrer.

Les comparaisons avec un pluviomètre situé sous le lien ont été très convaincantes et ont fait l'objet d’une publication dans Geophysical Resaerch Letters (Doumounia et al., 2014) ainsi que de nombreux relais dans la presse.

Les principaux résultats sont résumés ci-dessous :

Figure VII-9 : Figure tirée de Doumounia et al, GRL, 2014.

Chapitre VII: Développements en cours et perspectives

Sur la saison 2012 le taux de détection des pluies journalières est excellent. 95% des pluies supérieures à 5 mm/jour (qui expliquent 97% du cumul) sont correctement détectées et le taux de fausse alarme est très faible (5%). Le biais total sur la saison est très faible (<10%). Le biais par évènement est cependant élevé (20 à 40% en moyenne, en valeur absolue) et des travaux sont en cours pour réduire et quantifier au mieux ces incertitudes.

Figure VII-10 : série temporelle de 2 évènements pluvieux.

Séries d’atténuation brute (haut), atténuation due à la pluie (milieu) et hyétogramme (bas) lien (trait) et pluviographes (tirets)

L'analyse au pas de temps 5 minutes réalisée sur les 16 événements les plus pluvieux, confirme l'excellent potentiel de la méthode pour estimer la pluie à haute résolution. Pour 12 sur 16 évènements la corrélation lien-pluviographe est supérieure à 0.58 (et de même pour lien- radar sur les 7 évènements co-observés) ce qui est remarquable compte-tenu des différences d'échantillonnage des deux capteurs.

Les données Xport ont été utilisées pour ajuster la relation atténuation/pluie en prenant en compte la distribution fréquentielle des intensités le long du lien ; elles ont aussi permis d'évaluer l'estimation de pluie par lien micro-onde aux pas de temps de 5 min (sur un nombre réduit d'évènements ; cf. Tableau 2 de Doumounia et al. (2014)). Cette partie a constitué notre contribution à cette publication.

Chapitre VII: Développements en cours et perspectives

Perspectives :

L'intérêt de la méthode réside dans l’exploitation des réseaux, donc d'un ensemble de liens et non d’un seul. En zone urbaine où les réseaux sont denses, il est possible de produire des champs à haute résolution spatio-temporelle comme démontré en Hollande et en Israël. Un jeu étendu a été mis à disposition pour 2013, avec 13 liens en tout dans la zone urbaine de Ouagadougou. Des champs seront produits et évalués par comparaison à Xport.

Le succès des tests burkinabés a encouragé d'autres équipes africaines à développer un réseau d'expertise régional et étendre le projet à l'échelle d'autres pays et de la région. Un consortium est en cours de constitution sous le label "Rain Cell Africa". Un atelier international suivi d'une école thématique co-organisés par l’IRD et le programme WASCAL à Ouagadougou et qui devraient se tenir en novembre 2014 ont été reportés du fait de la situation socio-politique qui prévaut dans le pays. Plusieurs des équipes du Nord qui ont été pionnières dans l'utilisation des liens micro-ondes commerciaux pour l'estimation de pluie en Israël et en Europe seront présents ainsi que les scientifiques de 7 pays africains dont la Côte d’Ivoire.

C'est un thème de recherche que je compte poursuivre et développer en Côte d’Ivoire.