MOTHY, ein mathematisches Driftvorhersagemodell zur Rettung von Menschenleben auf See

Meeresverschmutzung, über Bord gehen, Verlust der Ladung. Auf dem Meer gibt es Strömungen, die es gefährlich machen, alles zu bergen, was ins Wasser fällt. Das MOTHY-Modell schlägt eine Methode zur mathematischen Berechnung der Drift von Objekten im Wasser vor.

MOTHY (Modèle Océanique de Transport d'HYdrocarbures), die bei Météo France eingesetzte Methode zur Driftvorhersage, wurde ursprünglich entwickelt, um die Drift von Ölteppichen im Falle einer Ölkatastrophe vorherzusagen. Erst nach großen Katastrophen wie der Exxon Valdez oder der Amoco Cadiz wurde ein zuverlässiges Modell zur Überwachung der Verschmutzung geschaffen. Heute wird dieses Modell auf der ganzen Welt zur Bergung von Schiffbrüchigen eingesetzt. Es ist nichtmanet, die für die Erholung von Kevin Escoffier in der Vendée globe 2020-21 gefolgt wurde.

Ein doppeltes Berechnungsmodell

Simulation de la dérive d'un conteneur avec calcul de son taux d'immersion
Simulation der Drift eines Behälters mit Berechnung seiner Eintauchrate

Es ist ein Modell, das auf 2 Ebenen basiert:

  • Die "Medien"-Schicht oder das Ozeanmodell, das entwickelt wurde, um die Oberflächenströmung so gut wie möglich darzustellen. Die Strömungen in den verschiedenen Schichten, in denen sich die Schadstoffe befinden könnten, werden an allen Punkten des Globus modelliert. Diese Dateien werden unter Verwendung von Satellitenbildern, In-situ-Bojen und einer umfangreichen Historie von Wassertiefe, Wellenhöhe und Seegangsaufzeichnungen erstellt.
  • Die MOTHY-Ebene betrifft Slicks oder schwimmende Objekte. Es geht davon aus, dass ein identifiziertes Objekt (Ölteppich, Container, Flugzeug, Mensch...) ein typisches Driftprofil hat, das kaum variieren wird. Sie wird Wind und Strömungen ausgesetzt sein, mehr oder weniger aufschwimmen und mehr oder weniger abgebaut werden, aber die Verschiebung wird in allen Fällen linear bleiben.

Panel mit 72 verschiedenen Targets

Les cibles SAR supportées par MOTHY
Von MOTHY unterstützte SAR-Ziele

Damit sind 72 Ziele für den effizienten Betrieb des Modells erstellt worden. Sie sind extrem detailliert und beschränken sich nicht nur auf eine Person, sondern unterscheiden z. B. zwischen einer bekleideten und einer toten Person, oder sogar zwischen einer USCG-Rettungskette und einem beschwerten Rettungsboot.

Diese Ziele, bekannt als SAR-Ziel Diese "Standards" sind weltweit standardisiert und ermöglichen es den Betreibern von Météo France, auf jede Berechnungsanfrage präzise zu reagieren.

So zum Beispiel, wie Rennleiter Jacques Caraës erklärt: " Météo France stellte uns das MOTHY-Modell zur Verfügung, um die Position von Kevins Boot 2, 6, 9 und 12 Stunden nach Auslösung seines Notsignals vorherzusagen. Dadurch konnten wir die Entsendung von Booten in das Gebiet optimieren und so wertvolle Zeit bei der Suche sparen. "

Wie Sie sehen können, wird Mothy heute häufig bei SAR-Einsätzen verwendet ( Suche und Rettung ) für die Seenotrettung.

Diese Datenbank enthält derzeit 72 Ziele, wird aber ständig weiterentwickelt, da jedes Jahr mehr als 5 neue Ziele hinzugefügt werden.

Eine schnelle Berechnungsmethode

Die Leistungsfähigkeit der Computer von Météo France ermöglicht eine schnelle Beantwortung von Anfragen. So werden 72 % der Berechnungsanfragen innerhalb einer Stunde (Zeit zwischen der Berechnungsanfrage und der Lieferung der Ergebnisse) beantwortet. 20 % der Anfragen betreffen den Standort von Personen, die über Bord gefallen sind.

Delais de réponse du service MOTHY en 2006
MOTHY-Service-Reaktionszeiten im Jahr 2006

Seit 1994, dem Jahr, in dem der Driftvorhersagedienst innerhalb von Météo France geschaffen wurde, gab es jedes Jahr fast 1.000 Aktivierungen, wobei größere Unfälle (Air-France-Flug MH370, Erika usw.) nicht mitgerechnet wurden, auf die die Betreiber des französischen öffentlichen Dienstes rund um die Uhr reagieren.

Ein Modell, das auf der Realität basiert

Die Qualität der Driftprognose hängt direkt von der Qualität der verwendeten Windprognosen ab. Unter diesem Gesichtspunkt nutzt Météo-France eine große Anzahl von Quellen für meteorologische Daten, darunter :

  • AROME deckt alle Küsten Frankreichs ab, mit einem Raster von 1,3 km um die Küsten des französischen Festlandes und 2,5 km in den Zuständigkeitsbereichen des DOM/TOM.
  • ARPEGE ein globales variables Netzmodell, zentriert auf Frankreich, für Vorhersagen über den europäischen Meeren und dem nahen Atlantik
  • Das Modell IFS das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) für Vorhersagen aus Übersee oder für Vorhersagen mittlerer Reichweite.

Das MOTHY-Modell integriert Strömungen, die von operativen Ozeanographiesystemen wie MERCATOR und MFS analysiert und vorhergesagt werden. Diese Systeme berechnen die wichtigsten Ozeanvariablen ( temperatur, Salzgehalt und Strömungsgeschwindigkeit ). Sie verwenden Daten von Altimetrie-Satelliten ( meeresspiegelmessungen ), und In-situ-Daten wie die Temperatur der Meeresoberfläche und vertikale Temperatur- und Salzgehaltsprofile, die auf See gemessen werden. Schließlich integrieren sie die Daten, die jeder Segler, ob Segler oder Regatta-Skipper, sammelt, der sich bereit erklärt, die Informationen, die er im Laufe seiner Navigation sammelt, zu übertragen.

Permanente Anpassung der Berechnungsmodelle

Die Assimilation von Messdaten in Ozeanmodelle ist ein wesentlicher Bestandteil von operationellen Ozeanvorhersagesystemen. Dies ist die einzige Möglichkeit, die Modellergebnisse regelmäßig anzupassen. In der Tat, per Definition stabil, wird ein mathematisches Modell immer dazu neigen, von der Realität abzuweichen. Die frischen Daten, die von den Bojen und Satelliten geliefert werden, machen den simulierten Zustand des Ozeans also im Laufe der Zeit realistischer. Analysen und 2-Wochen-Prognosen sind jede Woche verfügbar.

Container und Menschen

Eine Version des Modells kann die Drift von schwimmenden Objekten wie z. B. Containern vorhersagen. Echte Gefahren für die Schifffahrt, ins Meer gefallene Container müssen den Nautikern permanent signalisiert oder besser noch geborgen werden, damit sie keine Gefahr mehr darstellen. Der Zeitpunkt des Alarms (so nah wie möglich am Sturz ins Wasser) ist für die Genauigkeit der Berechnung entscheidend. Je präziser der Alarm, desto größer sind die Chancen, den verlorenen Gegenstand wiederzufinden.

MOTHY-leeway, wird jetzt auf 72 treibende Ziele wie Personen im Wasser, Strandgut, Rettungsinseln und Schiffe angewendet ( vom Segelboot zum Frachtschiff ). Die ursprüngliche Wissensbasis dieses Algorithmus wurde von der US-Küstenwache auf der Grundlage von Experimenten auf See aufgebaut. Sie wird natürlich durch experimentelle Ergebnisse oder Rückmeldungen von Organisationen, die sich auf die Simulation spezialisiert haben, angereichert, im ersten Fall von Teams der Rettungsorganisationen ( CROSS oder MRCC ) im letzteren Fall.

Répartition des zones METAREA
Verteilung der METAREA-Zonen

Wichtige Daten

  • januar 1994: Die S.I.U.P.M. wird gegründet: Météo-France ist für die Zonen II und III zuständig und unterstützt die Zonen I, III, VII und VIII.
  • februar 1994: MOTHY kann von einem Seemeteorologen 24 Stunden am Tag aktiviert werden (nur für Öl).
  • juni 1996: Unterzeichnung der Vereinbarung mit Cedre.
  • märz 1998: Container-Version.
  • dezember 1999: Unfall von Erika.
  • november 2000: Unfall der Ievoli Sun.
  • april 2002: Die Anweisung vom 4. März 2002 zur Bekämpfung der Meeresverschmutzung (nationale POLMAR-Dokumentation), die die Rolle von Météo-France präzisiert, wird im Amtsblatt veröffentlicht.
  • november 2002: Prestige-Unfall.
  • juli 2007: MOTHY Version 2.0 integriert Strömungen aus operationellen Ozeanographie-Systemen.
  • februar 2008 : MOTHY Version 2.1.
  • oktober 2008 : MOTHY Version 2.2.
  • september 2009: MOTHY Version 3.0 integriert 63 SAR-Ziele.
  • März 2010 : MOTHY Version 3.1
  • oktober 2010: MOTHY Version 3.2 integriert AROME.
  • april 2011 : MOTHY Version 3.3 integriert ALADIN in Übersee.
  • september 2013: MOTHY Version 4.0 integriert probabilistische Vorhersagen und Ocean Multi-Forcing.
  • juli 2015: MOTHY Version 4.1 integriert 13 neue Targets.
  • oktober 2015 : MOTHY Version 4.2 integriert ein neues Target (poti marara).
  • april 2016: MOTHY Version 4.3 integriert die Übersee AROME, MERCATOR global bei 1/12° und MERCATOR IBI bei 1/36°.
  • juni 2016: MOTHY Version 4.4 integriert die Umstellung.
  • oktober 2017 : MOTHY Version 4.4.1
  • juli 2018: MOTHY Version 4.5 integriert MFS bei 1/24°.
  • märz 2019: MOTHY Version 4.6 integriert teledetected sargasso slicks.
  • april 2019: MOTHY Version 4.7 integriert Slicks (Öl, Sargassum) von großer geografischer Ausdehnung.
  • juni 2019: MOTHY Version 4.8: Verbesserung im Mittelmeer (MFS-Strom) und in Französisch-Polynesien (Tuamotu-Archipel, Fakarava).
  • januar 2021: MOTHY Version 4.9: Verbesserung um den Archipel von Saint-Pierre-et-Miquelon und in Französisch-Polynesien (Tuamotu-Archipel, Rangiroa). Integration des ShapeFile-Formats. Optimierung der Formate KMZ und GPX. Aktualisierung der Liste der Schadstoffe.
  • februar 2021: MOTHY Version 4.9.1: 6 neue Ziele hinzugefügt.
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