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Vinitiques #13 : utilisation des données météos satellitaires pour remplacer les capteurs au sol

Les données satellitaires ont une importance particulière dans la mesure de la radiation globale, un des paramètres clés de la qualité des raisins, par Delphine Preterre, de Fruition Sciences.

Satellites contre capteurs au sol
Il existe une grande diversité de sources de données météo, utilisant du matériel aérien, terrien ou maritime.

Les satellites permettent de suivre les évolutions du climat et alimentent les modèles climatiques (modèle de prévision météo). Ils représentent 90% des données utilisées dans les modèles météo comme ARPEGE de météo France. Ils sont très divers, on peut les regrouper en 2 grandes familles :
– Les Satellites Géostationnaires sont situé à 36 000 km d’altitude au dessus de l’équateur, tournent en même temps que la terre et restent toujours au dessus du même point de la terre. Ils sont dédiés à l’observation, la télécommunication, la télédiffusion ou la météorologie.
Avantages : ils mesurent toujours la même région du globe et produisent des images à intervalle régulier ce qui permet une surveillance continue. De plus, ils ont l’intérêt de couvrir de très grandes surfaces. Ils permettent ainsi de suivre l’évolution des nuages, des cyclones, des tempêtes de sable, des zones de gel, les feux de forêts etc.. sur l’ensemble du globe.
Inconvénients : Les pôles sont absents et la précision est limitée (pas de micro-ondes ni radar), les données accessibles sont brutes et doivent être décodées par des algorithmes.
– Les Satellites Défilants (ou polaire) : en orbite plus basse, entre 200 et 2 000 km d’altitude (850 km en moyenne), ils sont synchronisés avec le déplacement apparent du soleil (héliosynchrones). Ils font le tour de la terre en 2 heures seulement et ont une résolution d’environ 1 km.
Avantages : ils cartographient l’ensemble du globe, en particulier les régions inaccessibles aux observations et sont munis de sondeurs et de radars mesurant température, humidité et vitesse du vent.
Inconvénients : les données sont difficiles à exploiter car non continues.

Les capteurs au sol
La stratégie pour ces données est différente selon chaque pays. Le réseau français de radar est le plus dense au monde avec Aramis, le réseau de Météo-France qui comprend en métropole une trentaine de radars de différentes sortes. La technique de double polarisation utilisée pour la majorité de ces radars permet d’enrichir les mesures, avec notamment des informations sur le type de précipitations.
L’ensemble des données recueillies et traitées par Aramis est disponible 24 heures sur 24 et renouvelé toutes les cinq minutes sur l’ensemble du territoire. Les données d’un certain nombre de radars étrangers sont utilisées pour compléter la couverture du territoire sur les zones frontalières. Meteo France propose gratuitement des images radar pour les trois dernières heures, avec un intervalle de 15 minutes.

Les stations météo
Elles communiquent et échangent leurs données à l’échelle mondiale à partir de capteurs au sol ou en mer, elles sont automatiques ou manuelles, publiques ou privées. L’ensemble est accessible quasiment en temps réel (entre 3 et 6H). Il y a aujourd’hui entre 5 et 6 000 station météo au niveau mondial.

En conclusion les satellites ont pour eux l’étendue spatiale et une résolution qui s’améliore. Les capteurs au sol apportent leur précision en temps réel.

Focus sur les radiations globales
Ces radiations expliquent à 90% la variabilité de l’Évapotranspiration potentielle (ETP) de la vigne (Benjamin Blois, 2017). Ces radiations globales intervient aussi dans la Photosynthèse qui joue un rôle dans la synthèse des polyphénols et des sucres :
l’augmentation des radiations dans le visible entraîne une accumulation d’anthocyanes et l’augmentation des radiations dans l’ultra-violet favorise la synthèse d’acides phénols. La radiation globale impacte donc la qualité et le rendement du raisin.
Les radiations globales sont mesurées par un Pyranomètre, un capteur qui n’est pas toujours présent sur les stations météo et qui est relativement coûteux (300 à 600€). Il y a donc ici un intérêt particulier à utiliser des données satellites qui sont en temps réel sur l’ensemble du globe.

Partenariat avec Weather Measures
Nous croisons des données locales avec des données spatiales pour récupérer une donnée à l’échelle de la parcelle, à une maille fine, de l’ordre de 150m à 300m de précision. Les données locales proviennent du parc de stations météos de DEMETER (une centaine en Gironde), des capteurs au sol (pluviomètres, sondes de températures et autres) et des stations météo privées (si nous y avons accès). Les données spatiales sont, elles, issues des radars (comme celui de Mérignac pour les pluies) et des satellites (comme les données de radiation).
Nous nous appuyons sur la combinaison de plusieurs modèles météos afin de fournir la donnée la plus pertinente selon l’emplacement des propriétés. Selon le paramètre climatique et la position géographique, l’algorithme sera capable de choisir le modèle le plus pertinent à suivre, en comparant en continu la donnée réelle et la donnée modélisée. Ce processus, qui n’est ni plus ni moins de l’intelligence artificielle, est appelé le « deep learning » ou « machine learning » (auto-apprentissage).

Les avantages :
– améliorer la protection du vignoble : accès à une météo de précision, en temps réel, avec des prévisions à 4 jours, pour agir vite,
– obtenir une connaissance précise des données de pluies, températures, humidité relative, vitesse du vent et radiations globales sur une parcelle donnée,
– mieux anticiper le développement des maladies au vignoble et donc mieux gérer les traitements,
– améliorer la gestion des vendanges en mettant en évidence, dans le cas d’un vignoble étendu géographiquement, des comportements climatiques différents d’une parcelle à l’autre.

Weather Measures
La société a été créée en 2015 pour répondre à un besoin non satisfait du marché de la météorologie : l’optimisation d’une activité météo-sensible grâce à la mise en œuvre d’une météorologie de précision à fine échelle spatio-temporelle. Elle a développé sa propre plate-forme de données multi-sources intégrant des données de radars, de satellites, de stations météorologiques et de modèles numériques. Elle compte aujourd’hui neuf personnes. Sa conviction : une agriculture de précision exige une météo de précision.
WEATHER MEASURES accompagne ses clients sur toutes les dimensions d’un projet météorologiques : conseil pour préconiser la meilleure solution globale,  assemblage pérenne des installations (capteurs et réseaux de capteurs sur mesure, maintenance), valorisation des données météo à fine échelle). WEATHER MEASURES est Leader sur le marché français dans la mise en œuvre et l’exploitation de radars à haute résolution (Bande X) en mosaïque.  Les technologies et services d’intégrationWEATHER MEASURES sont utilisés dans le domaine agricole (INRA, Limagrain, Axéréal, Smag, Cristal Union, GCF, Chambres d’Agriculture…) et industriel (Michelin, TOTAL, ADP…).
www.weather-measures.fr

Fruition Sciences
Créée en décembre 2007 en Californie par Sébastien Payen et Thibaut Scholasch, Fruition Sciences est une entreprise franco-américaine qui aide les professionnels du monde viticole à optimiser la production du raisin (qualité et rendement) ainsi que les ressources (eau, intrants). En 2018, FRUITION SCIENCES réalise un chiffre d’affaires de quasi 2 millions d’euros, compte une vingtaine d’employés et une activité répartie entre la France et la Californie principalement. Notre spécificité est d’avoir réuni des chercheurs et des ingénieurs viti-œno, des développeurs informatique et experts en data sciences pour mettre au point ensemble une plateforme web d’analyse de données viticoles à partir de toutes les données et modèles disponibles au vignoble. Depuis 10 ans nous avons prouvé, avec nos clients dans le monde, qu’agir de manière différenciée au vignoble économise les ressources, les intrants, les efforts humains et permet de mieux valoriser les terroirs.
www.fruitionsciences.com

Vinitiques
Les Vinitiques sont nées d’une volonté commune du Pôle Digital Aquitaine, du Cluster Inno’vin et des technopoles Bordeaux Montesquieu et Bordeaux Unitec, d’inventer un lieu convivial et propice aux rencontres et aux échanges d’informations entre les filières du vitivinicole et des technologies numériques, électroniques et informatiques. Lancé en 2012, l’événement Les Vinitiques est un rendez-vous bi-annuel à destination des professionnels.
www.vinitiques.com