Phénomènes dangereux aéronautiques, modèles et brouillard ( Douala et Cotonou )

M. le Président du Jury MM. Les membres du Jury Honorables Invités Mlle, Mme et M.

Nous vous souhaitons la bienvenue.

M. le Président, MM. Les membres du Jury,

nous avons l'honneur de soumettre, à votre

appréciation, les résultats de nos travaux de

mémoire de fin d'étude pour l'obtention du

diplôme d'Ingénieur.

Thème

Phénomènes météorologiques

dangereux, Impacts sur les

aéronefs et la conduite des

vols, cas du brouillard à Cotonou

et Douala: indicateurs de

prévision avec le modèle ARPEGE

Présenté et soutenu par :

Gilles Armand NONO

et

05/03/11 2

Eulalie Afiavi AHOUANGAN

Nous avons adopté pour notre

présentation le plan suivant:

Plan

· Introduction

· Présentation des phénomènes

dangereux

· L'aéronef

· Les phases d'un vol

· Impacts des phénomènes

météorologiques sur un aéronef

· Statistiques et/ou exemples

d'accidents ou dincidents d'avions

· Étude de Cas: le BROUILLARD

· Recommandations et conclusion

Introduction

Les diverses activités de la vie courante

amènent régulièrement l'Homme à

effectuer de nombreux déplacements par

voie routière, maritime ou aérienne.

Dans le dernier cas, l'assurance et l'inquiétude cohabitent. La bonne

réalisation d'un vol dépend de beaucoup de facteurs, dont l'un des plus

capricieux reste les phénomènes météorologiques dangereux, ces maux dont on ne peut tout au plus que prévoir, et souffrir de leur présence.

Malgré l'évolution technologique, aussi bien pour les avions que pour les

centres de prévision météorologiques, de nombreux accidents dus à la météorologie font encore parler d'eux. C'est dans ce cadre d'actualité que

notre sujet de ce jour refait surface et nous interpelle à amener notre modeste contribution à travers une étude de cas.

Tout aéronef étant obligé de tenir en respect ces phénomènes, naît donc la

problématique de la route météorologique, quelque fois identique à la route aéronautique.

Présentation des phénomènes

météorologiques dangereux

· du givrage,

· de la turbulence,

· du cisaillement de vent,

· de l'orage, de la grêle,

· du brouillard,

· des lithométéores,

· des cendres volcaniques,

· des jets

Le givrage

· forme de contamination consistant en un dépôt ou revêtement de glace sur un objet.

· Le givrage se manifeste sous plusieurs formes: Le

givre blanc , La gelée blanche, le givre

transparent ou dur, Le verglas, le givre

mixte.

La turbulence

· Mouvements de l'air aléatoires et constamment

changeants se superposant au mouvement

moyen.

·

Courant
subsiden

D'après l'affiche P621 de

Courant

La turbulence orographique

NOAA Photo Irv
Watson

Air chaud surmontant l'air
froid

Saute d'air

La turbulence front de

rafale

05/03/11 8

La turbulence se retrouve sous plusieurs formes:

Turbulence dans le

sillage d'avion

Sous le

vent des

plus gros

développe

ments

convectifs

Turbulence d'écoulement

dans le sillage nuageux

La turbulence

convective

Présentation des phénomènes dangereux

Le cisaillement de vent

· Ce sont les variations de la direction et/ou de la

vitesse du vent dans l'espace.

Les origines du cisaillement du vent en

basses couches sont essentiellement :

les obstacles...

· Convectives

2000ft/mn 2000ft/mn

4000ft/mn

e

Dynamique

05/03/11

10

front de rafales

macroburst 4 à 40 km La rafale descendante

Convectve

BRISE DESCENDANTE

microburst

= 4 km

Radiative

Le Cumulonimbus

Les cumulonimbus ne

sont pas des

nuages comme des

autres. Ils sont la

manifestation d'un

emballement local

de la convection

atmosphérique.

Givrage,

Turbulence et

Cisaillement de

vent, Grêle, Orage,

Tornade.

05/03/11

Ils sont à l'origine de la présence

de toute une série de

phénomènes qui intéresse

directement le monde

aéronautique : 11

Présentation des phénomènes dangereux

L'Orage

· L'Orage se définit

comme étant des

décharges

brusques

d'électricité

atmosphérique se

manifestant par

une lumière brève

et intense (éclair)

et par un bruit sec

ou un roulement

sourd qui

accompagne

l'éclair, tonnerre.

05/03/11 12

Présentation des phénomènes dangereux

La Grêle

· La grêle constitue une

précipitation de grêlons. Par

définition un grêlon est une

particule de glace d'un

diamètre supérieur à 5mm.

05/03/11 13

Présentation des phénomènes dangereux

Le brouillard

C'est un hydrométéore en gouttelettes ou

cristaux de glace. La visibilité météorologique

est réduite à moins de 1000 m. L'humidité

relative est proche de 100%.

Il existe plusieurs types de brouillard:

Le brouillard de

rayonnement

Le brouillard

d'advection

05/03/11 14

brouillard de pente

Le brouillard de mélange

brouillard

d'évaporation

Présentation des phénomènes dangereux

Les lithométéores

Nous distinguons comme principaux types

de lithométéores : la brume sèche, la

brume de sable, la fumée, la Chasse-

poussière ou chasse-sable, la

tempête de poussière ou tempête de

sable, le tourbillon de poussière ou

tourbillon de sable.

tornade de sable.wmv

05/03/11 16

La Cendre volcanique

Les jets

Un jet est un tube de vent fort allongé et

aplati, quasi horizontal de vitesse

supérieure ou égale à 60kt

L'aéronef

· On appelle aérodyne, tout

appareil volant plus lourd que l'air et qui

ont des surfaces sustentatrices ou voilure

qui en se déplaçant engendrent la force

de sustentation.

· Il est appelé avion si la voilure est

fixe et hélicoptère si voilure tournante.

05/03/11 18

L'aéronef

Présentation de l'avion

Le contrôle d'un

avion se fait grâce

à des parties

mobiles au niveau

des ailes et de la

queue dites

gouvernes.

Les différentes phases d'un vol

D'une manière générale,

On distingue:

le roulage, le décollage et

montée initiale, la montée, a

l croisière,

la descente et approche initiale,

l'approche

finale et atterrissage.

05/03/11 20

Les différentes phases d'un vol

Influences des paramètres opérationnels

· Le vent

Le vent debout (ou vent de face) est favorable au

décollage tandis que le vent arrière est plutôt

défavorable.

Le vent de travers constitue, lui aussi, une limitation au

décollage pour des valeurs de 5 à 30 kt en fonction de

l'état de la piste et du type d'avion.

05/03/11 21

· La température

La connaissance de la température est primordiale

pour la décision de mise en route d'un aéronef,

notamment pour l'évaluation de la masse à

embarquer ou de la longueur de la piste à

utiliser.

· Etat de la piste

L'eau, la neige, le verglas sont les éléments qui

peuvent affecter les performances de décollage.

Une piste mouillée ou contaminée allonge les

distances de décollage, augmente la distance

accélération-arrêt, ou, à longueur de piste fixée, diminue

la masse maximale au lâcher des freins

Visibilité et Plafond

Les nuages trop bas peuvent poser un

problème de visibilité verticale

Impacts des différents phénomènes

météorologiques sur un aéronef

Le givrage - Une augmentation de la masse

- un centrage modifié

- Une détérioration de

l'aérodynamisme

- un éventuel blocage mécanique

des gouvernes

L'obstruction des sondes conduit à des perturbations sur les

indications de pression, et celle de l'antenne perturbe les

moyens radio qu'ils soient de navigation ou de

communication.

Visibilité ?

La turbulence

La turbulence peut entraîner :

· une difficulté à piloter

· une gêne des passagers

· des contraintes mécaniques sur les

matériaux

Impacts des différents phénomènes météorologiques sur un aéronef

Le cisaillement de vent

· Cisaillement du vent arrière (gradient avec

perte) en approche finale

diminution du vent debout

05/03/11 26

Le cisaillement de vent

· Cisaillement de vent debout (gradient avec

gain) en approche finale

augmentation du vent debout

Impacts des différents phénomènes météorologiques sur un aéronef

Le cisaillement de vent

· Cisaillement de vent arrière (gradient avec

perte) au décollage

diminution du vent

debout

05/03/11 28

Le cisaillement de vent

· Cisaillement de vent debout (gradient

avec gain) au décollage

augmentation du vent debout

Impacts des différents phénomènes météorologiques sur un aéronef

Le cisaillement de vent

· Deux cas de

cisaillement de vent à

l'atterrissage.

Tap.asx

MD-80 hard landing_1.mpg

05/03/11 30

L'Orage

Les dégâts les plus fréquents sont localisés au

niveau de linstrumentation de bord et des

antennes avec la perte d'usage d'un instrument,

des brouillages temporaires, des problèmes

logiciels ou la destruction physique d'un capteur.

La cendre volcanique

· On assiste à une détérioration de certaines

composantes et des perturbations liaisons

radio, électroniques.

Impacts des différents phénomènes météorologiques sur un aéronef

voqués par la

La grêle

Les dégâts pro

rencontre d'un aéronef avec la

grêle vont dépendre de la

masse du grêlon et de sa

vitesse de chute.

Le bosselage de toutes les parties de

l'avion en prise directe au vent relatif,

notamment au niveau du radome, des

bords d'attaques des ailes et des nacelles

des réacteurs est évident. On observe

aussi l'éclatement ou la fissure de

certaine pare-brise.

32

Impacts des différents phénomènes météorologiques sur un aéronef

Le brouillard

· Le sol ne s'aperçoit pas toujours à temps

et les obstacles de grandes dimensions

verticales ne sont souvent discernés que

trop tard pour être évités.

Les lithométéores

· Ils présentent les mêmes dangers que le

brouillard sur le plan aéronautique, mais ont la

particularité d'être souvent plus dangereux

lorsque le phénomène mis en cause

s'accompagne de vent violent.

05/03/11 33

Statistiques et/ou exemples

d'accidents ou dincidents

d'avions

· De manière générale, les accidents se

produisent entre le moment où le

passager monte dans l'avion, et le

moment où il en descend.

statistique des accidents d'avions

sur la période 1995-2004

Répartition des causes principales

des accidents aériens (1995-2004)

Synthèse des 10 derniers accidents

au 22.06.07 (cas de Douala)

L'Avion décolle avec une heure de

retard pour cause, mauvaises

conditions atmosphériques (Orage).

Peu après le décollage, le contact

avec la tour a été perdu.

L'épave est retrouvée à 6 kilomètres

du seuil de piste.

Le mauvais temps régnait peu avant le décollage du vol 507

de Kenya Airways. Cette nuit là, trois appareils attendaient

une accalmie de la météo pour décoller de l'aéroport

international de Douala.

. Peu après minuit, les 3 appareils demandèrent à la tour de

contrôle de faire un point météo. Les deux avions,

Cameroun Airlines et Royal Air Maroc décidèrent d'attendre.

au 22.06.07 (cas de Douala)

· Mais le commandant de bord du vol

507 de Kenya Airways (déjà ^retardéd'une heure et sachant que des

passagers avaient une

correspondance à Nairobi) jugea

que les conditions météo s'étaient

suffisamment améliorées pour

Les enquêteurs

pensent qu'une

violente rafale de vent

aurait retourné l'avion,

l'entraînant

inexorablement dans

un plongeon fatal. 38

pouvoir décoller.

La faible altitude de

l'appareil au moment de la rafale

(environ 1000 mètres) empêcha

toute manoeuvre de récupération.

L'impact avec le sol a été

extrêmement violent.

05/03/11

Synthèse des 10 derniers accidents

au 22.06.07 (cas d'Abuja)

Le Boeing 737 de la compagnie

privée nigériane ADC avait décollé de

Lagos à destination de Sokoto via Abuja.

Après avoir déposé des passagers à

Abuja, l'avion a décollé avec 99

passagers et 6 membres d'équipage à

bord. Environ 30 secondes après le

décollage, l'avion a commencé à perdre

de l'altitude puis s'est écrasé.

Les débris de l'appareil ont été retrouvés à 2 kilomètres

de l'aéroport. 96 personnes ont été tuées. Un fermier dans un

champ a également été tué après avoir été touché par des

débris de l'appareil.

au 22.06.07 (cas d'Abuja)

Les contrôleurs aériens

avaient conseillé à l'équipage de

retarder son décollage à cause

des mauvaises conditions météo.

Mais le commandant de bord a

ignoré ces indications et a décidé

de décoller malgré tout.

L'enquête révèle que l'avion a été victime d'un

cisaillement de vent (variation brutale de la direction

du vent).

Synthèse des 10 derniers

accidents au 22.06.07

N	Compagnies	Phases	Causes	Lieux	Tués		Type avion	1
Kenya Airways	Décollage et montée	MTO (situation orageuse)	Douala Cameroun	114/114	B737-800		2
Transavia export Airlines	Décollage et montée	Attentat	Mogadishu Somalie	11/11	IL76TD Ilyshin		3
UTAir	Approche finale et atterrissage	MTO (Brouillard épais)	Samara Russie	6/57	TU-134A-3 Tupolev		4
Garuda Indonesia Airways	Atterrissage	MTO (Forte rafale descendante et cisaillement de vent)	Yogyakarta Indonésie	23/140	B737-497		5
Air France	Décollage	MTO (Givrage)	Pau France	0/54	F100		6
Aeriantur-M Airlines	Approche finale et atterrissage	MTO (brouillard) ou panne technique	Balad Irak	34/35	AN-26B		7
Adam Air	Croisière	MTO (Mauvaise condition MTO)	Makassar Indonésie	102/102	B737-400		8
IRCG Air Force	Décollage	Technique (Panne moteur)	Téhéran Iran	36/38	AN-74T-200		9
Aerosucre Colombia	Approche	MTO (Nuages épais et faible visibilité verticale)	Leticia Colombie	5/5	B727-23F		10
ADC Airlines	Décollage et montée	MTO (Cisaillement de vent)	Abuja Nigeria	96/105	B737-2B7

Synthèse des 10 derniers

accidents

Phase des accidents

· 5 cas (50%) au décollage et montée initiale

· 1 cas (10%) en croisière

· 3 cas (30%) en approche finale et atterrissage

· 1 cas (10%) à l'atterrissage.

Lieu d'accidents

· 3 cas en Afrique

· 2 cas en Europe

· 1 cas en Amérique

nombre de personnes tuées

· 221 personnes en Afrique

· 6 personnes en Europe

· 5 personnes en Amérique

· 195 personnes en Asie

· Soit un total de 427 personnes tuées sur 661 dans les 10

derniers accidents.

Causes

· 1 cas dû à l'attentat

· 1 à 2 cas dus à une panne technique

· 7 à 8 cas dus à la Météorologie.

Sur les 7 à 8 cas d'accidents dus à la météorologie on a:

· 1 cas pendant l'orage,

· 2 cas pendant le brouillard,

· 2 cas pendant la rafale et cisaillement de vent,

· 1 cas avec de nuages bas et faible visibilité verticale,

· 1 cas probable de Cb en croisière.

· L'absence de consultation des services météo devient

une mode acceptée par la plupart des centres météo

opérationnels. Ce sont des personnes généralement loin

de comprendre le moindre vocabulaire météo qui sont

responsables ou chargés de visiter les centres en quête

du dossier météo.

· Il est ainsi donc clair quil ne faut pas lier le

nombre élevé d'accidents ayant pour cause la

météorologie, à la qualité du service rendu par le

personnel météo ou par des centres

météorologiques, mais cela n'exclut pas non plus

que le service rendu doit être amélioré.

Par contre !

· Bien que le nombre d'avions ne cesse

d'augmenter, le nombre d'accidents par vol ne

cesse de décroître, au point de porter

aujourd'hui l'avion au rang de moyen de

transport le plus sûr.

Étude de Cas: Le BROUILLARD

(2.4^°E , 6.3N)

(9.7E , 4N)

· Notre étude s'est faite sur les deux points de

longitude, latitude (2.4°E,6.3N) et (9.7E,4N)

représentés sur la figure ci-dessous.

18

16

14

12

10

4

8

6

2

0

-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Ouagadougou

·

Lomé

·
·

Niamey

Cotonou

Lagos

·

Malabo

·

Douala

·

N'djamena

·

Centrafrique

·

Objectif

Répondre à la question:

Lorsque le Prévisionniste prend

service pour son quart de nuit, est ce

possible à travers les sorties de modèles

ou les observations disponibles,

d'améliorer la prévision éventuelle du

Brouillard ?

Démarche

· Nous avons recensés pour 2004-2006 environ 71 cas de brouillard

qui ont intéressé nos zones d'étude.

· L'utilisation des sorties de modèles, nous ont contraint à étudier et

manipuler les logiciels GrADS, Statgraphics,le langage R, la

programmation en langage fortran 90, afin de pouvoir extraire et

transformer les données sous la forme dont nous avions besoin.

· Les logiciels Surfer et Excel ont également été d'un grand apport.

· Chemin faisant, nous avons générés environ 1000 figures sur

lesquels nous avons fait des analyses.

· Les RESULTATS suivants ont été obtenus

Décalage sorties de modèle

Cas de Douala

Paramètres		Décalage modèle
		0600TU
		Erreur	Biais	Erreur	température
-2.55°C		2.55°C	-1.83	1.99°C	Pression
0.19		0.48hPa	0.35	0.37hPa	Humidité
-6.7		7%	-3.7	4%	Vent
3.69		3.69kt	3.39	3.39kt

Décalage sorties de modèle

Cas de Cotonou

Paramètres		Décalage modèle
		0600TU
		Erreur	Biais	Erreur	température
-3.3		3.3°C	-1.97	2.8 °C	Pression
2.03		2hPa	1.83	1.8hPa	Humidité
-6		/	-5.1	/	Vent
0.5		1kt	2.8	3kt

Paramètres		Plage des valeurs
		modèle
		Maximale	Moyenne	Minimale	maximale	Moyenne	Température
23.6°C		25.4°C	24.65°C	21.8°C	23.5°C	22.66°C	Humidité
94%		100%	97.14%	90%	97%	92.36%	Stabilité
				0.99K/100m	1.7K/100m	1.5K/100m	vent
CALME		CALME	CALME	2.8kt	4.5kt	3.5kt

Paramètres

Plage des valeurs
	modèle
	Maximale	Moyenne	Minimale	Maximale	Moyenne	Température
24.0°C	26.2°C	25.01°C	22.8°C	24°C	23.6°C	Humidité
90%	100%	94.1%	88%	91%	89.1%	Stabilité
/	/	/	0.68K/100m	1.9K/100m	1.31K/100 m	vent
CALME	4kt	3kt	3.5kt	8kt	6.5kt

Évolution des paramètres

sur Douala

Paramètres		Evolution paramètres
		Modèle	Température
-0.18°C/h		-0.09°C/h	Humidité à 2m
0.35 %/h		0.5 %/h	Stabilité
/		0.12K/100m/h

Évolution des paramètres

sur Cotonou

Paramètres		Evolution paramètres
		Modèle	Température
-0.169°C/h		-0.083°C/h	Humidité à 2m
0.53 %/h		0.61 %/h	Stabilité
/		0.10K/100m/h

TEMPERATURE

HUMIDITE

POINT DE ROSEE

120

100

40

20

80

60

0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

4,5

4

2,5

2

0,5

0

3,5

3

1,5

1

VITESSE VENT

STABILITE

Évolution des paramètres

cas du 18.12.06

Résultats

L'humidité relative

· Pour prévoir le brouillard l'humidité doit être supérieure

ou égale à 90% à la station ou 85% pour le modèle à

l'heure prévue de la formation.

· En présence des données, on peut estimer avec un taux

d'erreur relativement faible sa projection au moment de

la formation du brouillard en utilisant la tendance

0.35%/h (0.50%/h pour le modèle).

· La signature de l'humidité au niveau 850hPa (supérieure

ou égale à 66% dans le modèle) nous montre bien la

présence de l'humidité dans les 200 premiers mètres.