Drones météo - Données météorologiques de la couche de base

La plupart des phénomènes météorologiques se produisent dans la couche la plus basse de l'atmosphère, connue sous le nom de couche limite. Les conditions météorologiques quotidiennes dépendent d'une multitude de variables et de facteurs qui sont difficiles à saisir. Par conséquent, les données introduites dans les modèles météorologiques sont insuffisantes pour prévoir avec précision comment le temps va réellement évoluer.

Ballons-sondes et stations météorologiques

Traditionnellement, les données météorologiques sont recueillies à l'aide de ballons-sondes et de stations météorologiques. Mais ces méthodes présentent des limites. Les stations météorologiques, en raison de leur emplacement fixe et de leur proximité à la surface terrestre, sont fortement limitées dans leurs mesures. Elles ne peuvent pas effectuer de relevés dans les régions supérieures de la couche limite.

Les ballons-sondes, quant à eux, peuvent s'élever plus haut mais ne peuvent pas être contrôlés et risquent de couvrir des zones inadéquates. Il est donc difficile de collecter des données météorologiques importantes sous la forme d'un relevé vertical de l'atmosphère.

Satellites

Les satellites constituent une source de collecte de données météorologiques importante, mais ils ont des limites. Ils peuvent obtenir des informations sur la vapeur d'eau et la formation des nuages, mais ne sont pas adaptés pour mesurer la température, l'humidité ou le vent. Les données satellitaires sont collectées de manière sporadique et introduites dans les modèles météorologiques avec une qualité et une résolution insuffisantes. Les drones météorologiques à voilure fixe, bien qu'ils puissent atteindre de grandes hauteurs et offrir une longue portée, sont extrêmement coûteux.

Bien que les satellites météorologiques jouent un rôle crucial dans la collecte des observations et qu'ils aient considérablement amélioré les prévisions météorologiques, ils ne peuvent pas fournir de profils précis des champs de vent dans l'atmosphère froide et la basse atmosphère. Ces données sont pourtant essentielles pour les applications industrielles et l'initialisation des modèles. En outre, les nuages constituent un obstacle visuel, empêchant les satellites d'acquérir des mesures en dessous d'eux. Par conséquent, la couverture des satellites est limitée pour la couche limite planétaire, ce qui entraîne un manque de données d'observation.

Radiosondes

Une solution pour combler ce manque de données est l'utilisation de radiosondes. Bien que de nombreux Services météorologiques et hydrologiques nationaux utilisent des radiosondes, elles présentent cependant plusieurs inconvénients : les équipements peuvent être coûteux à fabriquer ; elles requièrent de l'hélium, une ressource naturelle rare ; et elles sont souvent perdues après leur déploiement, car le vent les emporte jusqu'à 250 km de leur point de lancement. Cependant, les données recueillies sont considérées comme étant précises et locales.

Avions

Les avions sont également utilisés pour collecter des données météorologiques, notamment pendant les tempêtes. Cependant, leur utilisation est coûteuse et comporte un risque élevé pour les pilotes. Les drones météorologiques, quant à eux, offrent un risque beaucoup plus faible pour la vie humaine, tout en permettant une collecte de données efficace.

Drones

Les drones ne sont pas soumis à cette restriction et, avec un permis, ils peuvent voler sans problème à une altitude légèrement supérieure à 1 kilomètre. Les drones météorologiques sont si faciles à contrôler qu'ils peuvent voler directement dans le vent ou même dans les tempêtes pour obtenir des données pour un endroit spécifique à une altitude spécifique. Les drones reviennent également à leur point de départ. Il est donc possible d'utiliser des capteurs et des dispositifs beaucoup plus coûteux et sophistiqués sur un drone météorologique.

Que sont les drones météorologiques ?

Les drones météo sont conçus pour collecter des données climatiques. Ils volent dans la couche inférieure de l'atmosphère, appelée couche limite. Équipés de capteurs spéciaux, ils peuvent mesurer la température, l'humidité et les vents atmosphériques. Les informations collectées améliorent considérablement les prévisions météorologiques.

Avantages des drones météorologiques : Que peuvent-ils faire ?

L'utilisation de drones pour les données météorologiques offre une avance sur les méthodes traditionnelles. Les drones météo sont plus faciles à manier, peuvent résister aux variations de vent et sont plus adaptés pour des mesures verticales. Les drones peuvent également mesurer près des bâtiments et structures en milieu urbain ou en mer. La précision des prévisions météorologiques est améliorée par les données en temps réel fournies par les drones. Cela permet aux météorologistes de fournir des prévisions hyperlocalisées plus précises. Les prévisions fiables sont cruciales pour les opérations aériennes et pour prévenir les tornades ou ouragans. Les données de la couche limite sont également utilisées pour des études à long terme sur le climat et d'autres projets.

Prévisions météorologiques hyperlocales pour le brouillard, la grêle et les orages

Les drones météo permettent d'évaluer et d'améliorer les modèles météo en transmettant des données en temps réel. Cela nécessite des données provenant de niveaux multiples de la couche limite, à l'échelle d'un pays ou du monde. En combinant les données drones avec celles des modèles locaux, les prévisions météo sont plus précises pour les bulletins locaux.

Ces prévisions hyperlocalisées sont importantes, notamment dans les aéroports. Elles permettent une planification plus efficace des décollages et atterrissages en utilisant les données météo les plus précises. Par exemple, le temps nécessaire pour dégivrer les avions peut être calculé.

Préparé pour la tempête

Des prévisions météorologiques fiables sont cruciales pour minimiser l'impact sur les vies et les biens. Lorsque les tempêtes se produisent, un modèle météorologique précis est indispensable. Dans les régions à risque de tornades, le temps d'alerte moyen est d'environ 16 minutes, ce qui laisse peu de temps pour évacuer ou se mettre à l'abri. Cependant, grâce aux drones météorologiques, le temps d'alerte peut être augmenté jusqu'à une heure.

Les ouragans sont également difficiles à prévoir, avec des trajectoires changeantes et une intensité imprévisible. Les drones peuvent collecter des données en temps réel au sein d'une tempête, ce qui aide les météorologues à faire de meilleures prévisions sur la trajectoire et l'intensité de l'ouragan. Cela permet de prendre des décisions plus judicieuses concernant les évacuations, les mesures de protection contre les vagues de tempête et le déploiement des équipes de secours.

Les drones météorologiques peuvent recueillir des données météorologiques telles que la température, l'humidité, la pression atmosphérique, la vitesse et la direction du vent par différents moyens. Ils peuvent utiliser des capteurs de température, d'humidité et de pression atmosphérique directement attachés au drone.

D'autre part, les catasondes dotées d'un parachute peuvent également être larguées à une hauteur élevée pour collecter des données en descendant verticalement à travers la couche limite.

Enfin, les images visuelles telles que les photos et les vidéos peuvent également être utilisées pour recueillir des données à partir de la couche limite.

Meteodrones - Les drones météo de Meteomatics

Meteodrones - La station météorologique mobile du futur

Des modèles météorologiques actuels ont des difficultés à prévoir correctement des phénomènes tels que le brouillard, les nuages bas et les orages en raison de conditions locales et d'un manque de données disponibles dans les couches d'air inférieures (jusqu'à environ 2 km du sol). Pour combler ce manque, le Meteodrone, un drone météorologique, a été conçu pour voler à cette altitude et collecter des données météorologiques en vol afin d'améliorer les prévisions.

Une technologie de mesure innovante en provenance de Suisse

Dans le respect des standards de qualité ayant fait la réputation de la Suisse, avec nos Meteodrones, nous nous sommes pleinement engagés dans le développement d'une technologie de mesure unique pour les données météorologiques les plus précises.

Conçus et produits en interne à Saint-Gall, nos Meteodrones sont le fruit d'une ingénierie suisse. Une équipe hautement qualifiée et motivée assure la conception et la production de drones qui reflètent la précision suisse et notre esprit innovant.

Pourquoi les Meteodrones sont-ils si importants en tant que drones météorologiques ?

Les Meteodrones offrent aux météorologues du monde entier une méthode fiable et fondée sur la science pour collecter des observations météorologiques. Ils sont spécialement conçus pour rassembler des données météorologiques dans les couches inférieures et moyennes de l'atmosphère.

Les Meteodrones sont durables

Les Meteodrones offrent une méthode plus durable et précise pour la collecte de données atmosphériques en permettant un déploiement répété et une utilisation multiple. Ils peuvent également voler dans diverses conditions météorologiques, capturant ainsi des phénomènes locaux.

Les Meteodrones fournissent des mesures hyperlocales pour n'importe quel endroit

Les Meteodrones sont considérés comme l'avenir des radiosondes. Contrairement aux radiosondes qui effectuent des mesures incontrôlées en raison de leur direction de vol, les Meteodrones peuvent être manuellement contrôlés sur place ou à distance. Ils peuvent être utilisés dans des endroits éloignés sans station météorologique et prendre des mesures hyperlocalisées pour des endroits spécifiques, même la nuit.

Les vols nocturnes de Meteodrones permettent d'établir des prévisions météorologiques précises

Lors des vols de nuit, le drone recueille également des données météorologiques dans l'atmosphère jusqu'à 6 kilomètres au-dessus du sol. La nuit, l'espace aérien est moins encombré et nécessite moins de protection. Avec nos drones, les données sont collectées de manière fiable, introduites dans un modèle météorologique et calculées pendant la nuit. Les données météorologiques locales sont ainsi régulièrement incluses dans les prévisions et fournissent des prévisions météorologiques précises pour le lendemain.

Les Meteodrones fournissent des données météorologiques fiables et continues

En outre, ils sont complètement locaux car le système Meteodrone reste à un emplacement fixe pendant tout le vol. Les profils peuvent même être récupérés en continu, car les batteries des Meteodrones peuvent être remplacées et un nouveau vol peut être lancé immédiatement.

Nos Meteodrones peuvent atteindre une altitude de 6000 mètres grâce à nos efforts pour optimiser la structure, réduire le poids des composants et utiliser les dernières technologies de batterie. Nous vous proposons aujourd'hui deux systèmes puissants avec des caractéristiques différentes qui les rendent idéaux pour différentes utilisations.

Modèles de drones

Le Meteodrone MM-641/SSE est un drone plus petit et plus léger qui peut voler à des plus grandes vitesses. Le Meteodrone MM-670 (ML), quant à lui, est plus adapté à un usage commercial ou à des missions de reconnaissance et peut être adapté avec différents instruments pour répondre à des exigences personnalisées si nécessaire.

Capteurs et mesures

• Température
• Pression
• Humidité relative
• Point de rosée
• Vitesse et direction du vent

Mallette de transport

Tous nos modèles de drones sont livrés dans une valise de transport conforme à la norme IP67 et comprennent le drone et la station au sol, le chargeur de la station au sol, les outils et les batteries de rechange.

Station au sol (contrôleur)

Chaque drone est équipé d'une station sol qui permet une connexion télémétrique en temps réel avec le drone. Les paramètres de vol sont affichés en direct sur l'écran de la station sol, permettant au pilote de surveiller le drone en tout temps. L'écran affiche clairement:

• la position relative
• l'altitude et direction
• la consommation d'énergie
• les conditions météorologiques actuelles
• les conditions de vent

En outre, la station sol enregistre les données les plus importantes sur une carte SD, tandis que toutes les données météorologiques collectées sont stockées sur une carte SD dans le drone. Le drone Meteodrone MM-670 est également équipé d'un système ERS (Emergency Recovery System) pour voler dans des conditions BVLOS et peut être contrôlé depuis le sol. Les systèmes de parachute protègent les biens, les personnes et le drone en cas d'événement imprévu, comme une panne de moteur ou une interférence.

Cas d'utilisation des Meteodrones
Commander des Meteodrones

Les Meteodrones, un système de radiosondage en un clic

Nous avons amélioré l'utilisation des Meteodrones en automatisant les phases de décollage, de vol et d'atterrissage. Pour ce faire, nous avons ajouté une fonction sur la station de contrôle au sol qui permet de décoller le Meteodrone d'un simple clic. Pendant l'ascension, le drone mesure la température, la pression, l'humidité, la vitesse et la direction du vent, les données sont transmises à la station de contrôle, analysées et affichées.

Depuis le début des vols opérationnels de drones en 2016, chaque vol effectué par les Meteodrones doit être contrôlé par un pilote. Un pas important vers le déploiement de drones à grande échelle a été la création de Meteobase, qui est le "foyer" du drone, d'où il décolle, atterrit et recharge sa batterie. Meteobase permet également aux drones de prendre des mesures de manière autonome.

En tant que station au sol, Meteobase sert de support local pour l'exploitation des Meteodrones et peut être utilisée pour communiquer entre le pilote et le drone ou pour contrôler les vols autonomes du drone. Meteobase comprend un ordinateur central qui gère les tâches liées à l'exploitation, au contrôle et à la maintenance du drone, ainsi que la surveillance et l'enregistrement des données météorologiques sur le site.

Elle comporte également une plateforme de lancement et d'atterrissage complète, y compris une station de charge, une liaison radio et une station au sol, ainsi que des caméras pour surveiller l'environnement immédiat du drone. Les caméras permettent de vérifier les atterrissages réussis et de contrôler visuellement l'état du drone météorologique. La station est équipée d'un système de contrôle climatique interne (chauffage, climatisation) pour garantir des conditions climatiques optimales pour les Meteodrones, leurs composants électroniques et leurs batteries. La base est étanche à l'eau et à la neige, avec des gouttières pour évacuer les eaux de pluie. Une fois installée sur le site, Meteobase peut rester en permanence ou jusqu'à la fin d'une mission temporaire.

En 2017, le premier prototype de Meteobase a été développé et testé dans des conditions réelles. Grâce à Meteobase, la collecte de données météorologiques pourra être étendue à l'avenir.

Notre objectif avec Meteobase est de déployer des drones à grande échelle et de contribuer à une précision accrue des prévisions météorologiques grâce à des missions de drones autonomes. Nous visons à installer un réseau de Meteobases dans le pays pour automatiser et contrôler à distance les drones météorologiques. À terme, les Meteobases permettront à un seul pilote de commander simultanément jusqu'à 10 systèmes de drones différents, à tout moment et en tout lieu.

Lisez l'article sur le projet de déploiement de systèmes de drones autonomes avec Meteobase et Meteodrones en Suisse.

Lisez l'article

Les profils temporels de certains paramètres météorologiques permettent de mieux comprendre les processus atmosphériques

Meteomatics propose une alternative plus efficace, robuste et réutilisable aux radiosondes, permettant aux services météorologiques d'initialiser leurs propres modèles avec des données en incorporant celles collectées par un drone volant dans la moyenne et basse atmosphère.

Les données météorologiques brutes sont enregistrées à une fréquence de 4 à 20 Hz, soit 4 à 20 mesures par seconde, et stockées sur la carte SD intégrée. Après un vol avec un Meteodrone, les données sont évaluées et traitées. Elles sont enregistrées dans différents formats pour permettre aux météorologues de les intégrer facilement dans leurs modèles respectifs. Des représentations en temps réel sont également possibles. Une fois les données introduites dans le modèle, elles influencent la qualité des prévisions météorologiques sur un rayon jusqu'à 50 km autour du point de départ du vol. Cela améliore considérablement les prévisions de phénomènes tels que le brouillard, les orages, le givrage et la grêle, qui sont importants pour l'aviation, entre autres.

Nous utilisons nos Meteodrones en Suisse pour collecter des données et améliorer notre modèle météorologique régional de haute résolution SWISS1k. Les images suivantes montrent un cas intéressant de conditions météorologiques nocturnes. Les lignes pointillées blanches représentent les trajectoires de vol ; l'axe des y indique l'altitude et l'axe des x l'heure. Les températures basses, l'humidité élevée et les vents faibles près du sol indiquent la présence de brouillard jusqu'à 1 000 m d'altitude.

Un fort jet nocturne est visible entre 2 500 m et 3 000 m, apportant une couche d'air sec dans l'atmosphère. À des altitudes plus élevées, le vent est assez fort, jusqu'à ~74 km/h.

Les avantages de l'utilisation de drones pour l'arpentage, la surveillance et la cartographie sont évidents. L'imagerie aérienne effectuée par des drones permet la production de produits cartographiques, tels que des orthophotos, des mesures de volume et des modèles 3D de sites. Cela permet un suivi précis dans divers domaines, comme la construction, l'exploitation minière, les infrastructures, l'environnement, les SIG et l'agriculture. De plus, les données recueillies par les drones peuvent améliorer les prévisions météorologiques, ce qui facilite la prise de décisions importantes.

Utilisation dans le monde entier

Outre les vols d'essai pour améliorer les drones météorologiques, leur fonctionnalité a été confirmée par divers projets. Par exemple, les drones météorologiques ont été utilisés pour étudier l'atmosphère en différents endroits.

Vols aux USA

Pour prévoir les tornades plus tôt et avec plus de précision, les drones météorologiques ont été utilisés en novembre 2016 et mai 2017 dans l'Oklahoma. Au cours de plus de 100 vols exploratoires, les drones ont parcouru environ 140 km. Des informations vitales ont été recueillies de la couche terrestre pendant les vols. Les données météorologiques ont été intégrées à un modèle pour permettre à la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) de faire des prévisions plus précises sur les tornades.

Vols en Suisse

Pour évaluer la dispersion spatiale des polluants dans la vallée de la Mesolcina, les drones météorologiques ont soutenu un projet de l'Office grisonnais de la nature et de l'environnement. Lors des mesures effectuées les 6 et 7 décembre 2016, l'accent a été mis sur la dépendance à l'altitude de la charge polluante.

Rapports et études

Nous avons mené des études de validation en partenariat avec la NOAA et MétéoSuisse qui ont démontré la valeur des données d'observation des Meteodrones pour augmenter la précision des prévisions des phénomènes météorologiques locaux.

Rapports et études de validation

Commandez un Meteodrone

Si vous avez besoin d'un drone météorologique, nos Meteodrones offrent une solution optimisée pour vous. Ils peuvent résister à toutes les conditions météorologiques.

Contactez-nous pour une offre personnalisée, adaptée à vos besoins. Nous pouvons également vous fournir notre expertise en plus du produit et des accessoires. Nous pouvons effectuer un vol d'essai, vous former à l'utilisation du drone dans un cours de formation, ou même le faire voler pour vous dans le cadre d'un projet commun. Nos Meteodrones ont été utilisés dans de nombreux domaines d'application.

Contactez-nous pour obtenir des données exclusives sur la couche limite.