Stage M2 – Visualisation 3D de systèmes orageux
La quantité d’informations scientifiques issues de la modélisation numérique et des observations de l’atmosphère est extrêmement importante. La représentation traditionnelle en 2D convient lorsque le chercheur a déjà une idée claire de la situation et des éléments à analyser. La visualisation 3D des données permet d’analyser une situation bien plus rapidement. En appréhendant le système dans son ensemble, le chercheur peut identifier les zones et processus d’intérêt pour répondre à sa question scientifique, et améliorer l’efficacité de traitement de l’information issue de la modélisation ou des observations ; par exemple, en optimisant le positionnement des coupes 2D. Par ailleurs, la visualisation 3D des événements météorologiques étudiés au LAERO est un moyen efficace de présenter notre recherche au grand public.
L’objectif de ce stage est de concevoir et de mettre en œuvre une chaîne de traitement pour la visualisation 3D interactive de systèmes orageux, incluant la représentation des nuages, de la pluie, du vent et des éclairs, afin d’améliorer l’analyse scientifique et la communication aux non-experts. Dans un premier temps, l’outil de visualisation 3D sur lequel se basera cette étude devra être sélectionné (ex : ParaView, Visit) sur la base de contraintes associées aux formats des fichiers, à la volumétrie des données et aux variables à traiter. On veillera tout particulièrement à ce que la majorité des données (modèle et observations) utilisées par l’équipe de recherche puissent être visualisées.
Une première visualisation 3D de champs météorologiques simples (nuage, pluie, vent) sera réalisée sur un système orageux idéalisé modélisé via le code communautaire atmosphérique Meso-NH (développé principalement par le LAERO et le CNRM/Météo-France). La taille de cette simulation sera relativement réduite et pourra être traitée sur un simple PC ou sur le cluster de calcul Nuwa du LAERO. Cette visualisation permettra de tester et de mettre un place une première version de la chaîne de traitement. Meso-NH étant capable de simuler explicitement les éclairs, une approche spécifique pour l’enregistrement de leur structure dans les fichiers de sortie de Meso-NH et leur traitement graphique devra être mise en œuvre. Enfin, l’outil développé sera appliqué à la simulation réaliste d’un système orageux observé et étudié dans l’équipe LAERO/Nuages dans le cadre de l’ANR ICCARE ; orage au large de la Corse lors de la campagne de mesures EXAEDRE, système convectif sur la Guyane, ou cyclone tropical Idai dans le Canal du Mozambique.
Cette approche nécessite des compétences en Python. Des connaissances en Fortran et en visualisation 3D seraient un atout supplémentaire. En participant à ce stage de M2, l’étudiant développera une expérience concrète dans le traitement de données météorologiques volumineuses, la création de chaînes de traitement de visualisation 3D, ainsi que la mise en valeur scientifique des phénomènes orageux. Les compétences acquises seront transférables à d’autres projets de visualisation ou à l’analyse de grandes bases de données scientifiques.
Responsables du stage : Philippe Wautelet (IR CNRS) et Juan Bautista Navas (IR CNRS)
Emplacement du stage : LAERO (Université de Toulouse, CNRS, IRD), équipe Nuages
