Des prévisions météorologiques spatiales améliorées protègent les infrastructures vitales
Le projet Horizon 2020 PROGRESS, financé par l’UE, a utilisé des données spatiales et terrestres combinées à des méthodologies d’assimilation de données de pointe pour développer des prévisions précises et fiables pour la météorologie spatiale. L’objectif consiste à prévoir précisément les événements relatifs à la météorologie spatiale, en termes d’occurrence et de gravité. Les chercheurs ont réussi à développer un ensemble d’outils européens de prévision et de diagnostic pour la météorologie spatiale. Ces outils associent tous les aspects de la météorologie spatiale depuis leurs origines à la surface du soleil jusqu’à leurs incidences éventuelles sur l’environnement terrestre et nos infrastructures technologiques modernes. «Nous avons exploité nos expertises complémentaires pour créer un ensemble complet d’outils de prévision combinant des techniques de modélisation basées sur des données à des améliorations des modèles de pointe basés sur la physique», déclare le coordinateur du projet, le professeur Robertus von Fay-Siebenbürgen. De nouveaux modèles Les partenaires de PROGRESS ont créé un modèle européen basé sur la magnétohydrodynamique numérique (MHD) en couplant deux modèles individuels pour permettre une prévision avancée des paramètres du vent solaire. «Le premier, AWSoM, analyse le champ magnétique à la surface solaire et l’utilise pour simuler l’atmosphère solaire jusqu’à une distance de 25 rayons solaires. À partir de là, le deuxième modèle, SWIFT, propage ces vents solaires jusqu’à 1,5 million de kilomètres en amont de la Terre», explique le professeur von Fay-Siebenbürgen. La dynamique des particules dans les ceintures de radiation dépend de leur interaction avec les ondes de plasma. Les scientifiques de PROGRESS ont élaboré un nouvel ensemble de modèles statistiques des ondes pour refléter précisément les accélérations et les pertes de particules dans la ceinture de radiation terrestre. Les aléas de la météorologie spatiale ont une forte incidence sur le niveau d’activité géomagnétique. PROGRESS a développé de nouveaux modèles pour prévoir cette activité en utilisant différentes approches basées sur les réseaux de neurones et sur NARMAX. PROGRESS a également développé un ensemble de modèles (SNB3GEO) permettant de prévoir les flux d’électrons rencontrés par les satellites en orbite géostationnaire. Il a été démontré que ces modèles fonctionnaient mieux que les outils actuellement disponibles. Pour étudier l’environnement électronique de la magnétosphère interne, PROGRESS utilise deux modèles. Le modèle de transport et d’accélération de particules magnétosphériques internes IMPTAM traite les électrons de basse énergie alors que le modèle de ceinture de radiation électronique polyvalent (VERB) est destiné aux électrons de haute énergie. Les chercheurs du projet ont considérablement amélioré la manière dont IMPTAM décrit la dynamique des électrons dans la magnétosphère interne. En outre, le modèle désormais utilisé a été modifié pour fournir des prévisions de l’évolution de l’environnement des électrons de basse énergie. De plus, PROGRESS a permis de développer une nouvelle version améliorée de VERB, VERB-3D, qui fournit désormais une prévision par assimilation de données sur deux jours pour l’environnement des électrons de haute énergie. Par ailleurs, PROGRESS a réalisé des études distinctes pour associer VERB à IMPTAM et SNB3GEO pour améliorer encore les prévisions VERB. Des avantages pour la science et l’industrie PROGRESS profitera aux scientifiques travaillant dans le domaine de la météorologie spatiale et de la physique spatiale en général. Le professeur von Fay-Siebenbürgen commente: «Les nouveaux modèles élaborés par le consortium reposent sur une meilleure compréhension de la dynamique des ceintures de radiation. Les résultats sont importants pour l’ensemble de la communauté scientifique, car ils apportent un éclairage nouveau sur les processus physiques des plasmas dans l’environnement proche de la Terre.» L’industrie en profitera également, la météorologie spatiale pouvant perturber gravement des activités comme les opérations par satellite, les communications et l’aviation. Cela profitera également aux compagnies d’électricité qui recevront des avertissements préalables concernant les tempêtes géomagnétiques susceptibles d’endommager leurs réseaux électriques. «Tous ces secteurs peuvent bénéficier d’avertissements ponctuels concernant les risques potentiels liés à la météorologie spatiale et prendre des mesures afin d’en atténuer les effets sur les infrastructures technologiques», conclut le professeur von Fay-Siebenbürgen.
Mots‑clés
PROGRESS, espace, modèle, météo, électron, ceinture de radiation, vent solaire, modèle de transport et d’accélération de particules magnétosphériques internes (IMPTAM), magnétohydrodynamique