Une météo cent fois plus précise
Dans le courant de cette année, un nouveau modèle numérique nommé Arôme permettra à Météo France de prévoir des phénomènes météorologiques très localisés.
Le nec plus ultra des programmes de prévision, voilà ce que Météo France mijote pour cette nouvelle année 2008. Baptisé Arôme (Application de la recherche à l'opérationnel à mésoéchelle), il entrera en service progressivement et sera cent fois plus précis que son prédécesseur pour traquer les petites humeurs particulières du temps, celles qui échappaient jusqu'ici aux habituels bulletins : une brise côtière, des brouillards localisés, un orage en montagne, un coup de vent à l'abord d'une ville... De petits événements qui peuvent perturber le quotidien de milliers de personnes sans toutefois constituer un cataclysme météorologique à clamer à la nation tout entière.
Pour que les habitants des villes et des champs évitent désormais coups de froid, glissades et pots de fleurs envolés, Météo France a mis les moyens. Fin mai 2007, elle a inauguré un supercalculateur Nec, le deuxième plus puissant de France, capable de traiter 24 milliards d'opérations informatiques par seconde (voir S. et A. n° 725, juillet 2007). Coût de l'opération : 3,8 millions d'euros par an, comprenant la location, la maintenance et le futur démantèlement. Le modèle numérique à la base des nouvelles prévisions est en effet très vorace en calcul, 30 fois plus que le modèle utilisé jusque-là. Rien de plus logique : actuellement, les programmes de prévision globaux calculent les paramètres météorologiques au sein d'une grille dont les mailles ont 25 kilomètres de côté. Arôme resserre la maille à 2,5 km de côté sur la France... un gain d'un facteur 100 !
Météo France n'avait pas accès à ce stade de la mésoéchelle pour détecter des événements dont la taille varie de 3 à 9 km. Pourtant elle utilise actuellement pas moins de trois modèles numériques, telles trois boîtes imbriquées les unes dans les autres pour émettre ses bulletins. Le premier est européen et permet de prévoir le temps qu'il fera partout dans le monde pendant une durée de 4 à 10 jours. Elaboré par le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme qui est situé à Reading, près de Londres, et baptisé IFS (Integrated Forecasting System), il permet de capter tous les phénomènes dont la taille dépasse 25 km. Dans le jargon des spécialistes, il a donc une résolution de 25 km, pour le monde entier. Certes, ce modèle peut suivre une tempête qui se propage à travers l'océan, mais ne voit guère les vents locaux comme le mistral.
S'y ajoute le modèle Arpège (Action de recherche petite échelle /grande échelle) élaboré par Météo France. Il permet de descendre à une résolution de 25 km sur la FYance pour une échéance de 1 à 3 jours. C'est aussi un modèle global qui permet de prévoir le temps ailleurs dans le monde... mais avec une moins bonne résolution. Pour la Nouvelle-Zélande par exemple, aux antipodes de l'Hexagone, la résolution n'est plus que de 130 km; pour l'Afrique, un peu plus proche, elle atteint 70 km. «
Prévoir avec Arpège le temps aussi précisément à l'autre bout du monde qu'en France métropolitaine mobiliserait nos capacités de calculs pour une information que le Centre européen nous fournit déjà», explique Vincent Cassé, directeur adjoint scientifique à la prévision de Météo France.
Enfin, la prévision nationale bénéficie d'Aladin (Aire limitée et adaptation dynamique). Ce modèle couvre l'Europe de l'Ouest uniquement et peut suivre des phénomènes dont la dimension dépasse 10 km. Ce modèle est utilisé dans les bulletins pour la France métropolitaine, mais peut être transposé à d'autres latitudes. Ce fut le cas en Afrique subsaharienne pour le programme scientifique Amma (Analyse multidisciplinaire de la mousson africaine) qui mobilise des équipes internationales à travers le monde. Aladin est aussi utilisé par l'armée française dans ses opérations à l'étranger.
Malgré ces trois filets, des tas de phénomènes météorologiques passent inaperçus. Par exemple, «les modèles utilisés ne permettent pas de prévoir ce qui se passe au sein d'un nuage d'orage», précise Vincent Cassé. Dans un tel nuage, la convection se traduit par des courants ascendants et descendants. Un phénomène qui remet en question l'approximation couramment utilisée en météo, appelée approximation hydrostatique, qui suppose que la pression en un point de l'atmosphère est due au poids de la colonne d'air audessus. Elle n'est plus valable quand il y a des mouvements verticaux intenses.
Pour décrire les différents processus à l'oeuvre dans ces nuages, Arôme hérite des modèles numériques développés au sein des laboratoires de recherche, des bijoux de simulation capables de visualiser l'envolée d'un panache de fumée, la propagation d'un polluant, le front de pénétration de deux fluides... du sur mesure pour des cas précis et confinés. «Il fallait que ce savoir-faire de laboratoire rentre dans la prévision au jour le jour», précise Vincent Cassé.
Retour sur les nuages d'orage : ils abritent une foule de phénomènes microscopiques. La vapeur d'eau se condense sous forme de gouttelettes. L'intimité des gouttes est le théâtre de phénomènes électriques très complexes : séparation de charges électriques et ionisation, à l'origine de l'apparition des éclairs. Prise dans les violents mouvements ascendants, elle peut aussi se congeler et grossir selon les échanges de chaleur avec son environnement, jusqu'à devenir une bille de glace. Une éventualité qui nous passe totalement par-dessus la tête sauf lorsqu'on reçoit des grêlons !
Même si les mailles d'Arôme sont bien trop larges pour représenter explicitement cette microphysique, le modèle en tiendra compte d'une façon beaucoup plus détaillée et réaliste que ne le font Arpège ou Aladin. Pour la première fois, on utilisera toutes les informations en provenance des stations météorologiques, navires, bouées, avions, radar, satellites... La nouveauté concerne les vents, les précipitations, mais aussi des mesures de l'humidité de l'air fournies par les satellites GPS (lire l'encadré ci-dessus). Le tout sera intégré en continu au modèle numérique pour réajuster les prévisions.
Mais attention : pour que chacun profite des performances d'Arôme, il faut encore patienter. Actuellement en phase préopérationnelle de validation, il semble tenir ses promesses... Sylvain Mondon, prévisionniste pour la sécurité en mer à Météo FYance, est enthousiaste. Il a testé Arôme sur la Solitaire du Figaro 2007. «Lors du départ à Ouistreham, près de Caen, nous avions un vent de 5 à 7 noeuds prédit par les modèles Arpège et Aladin. Or Arôme nous indiquait, très près des côtes, un vent additionnel de 7 à 8 noeuds : cela faisait au total et très localement un vent de 15 noeuds. Il est évident que l'on ne déploie pas les mêmes voiles...», raconte-t-il. En effet, une falaise d'une cinquantaine de mètres de haut influe sur la distribution locale des vents. «Même s'il y a une variation de 5 à 10 noeuds, cela peut être intéressant» pour prendre un bon départ. Où à l'inverse pour éviter un désastre aux plaisanciers imprudents... Depuis début décembre, Sylvain Mondor est le «routeur» du catamaran géant Groupama 3 de Franck Cammas engagé dans le trophée Jules-Verne (record du tour du monde en équipage) : «Le domaine d'application d'Arôme dépasse l'Hexagone et s'étend à la navigation côtière. Une grande partie de la Manche est représentée, explique-t-il. Disposer d'une telle résolution est un vrai coup de pouce.»
Repères
PREVISION COURT TERME
Sur quelques jours, elle est assurée actuellement par des modèles de prévisions globaux (IFS, Arpège, Aladin) dont la résolution va de 25 à 10 km.
PREVISION SAISONNIERE
Outre la prévision à quelques jours, Météo France a un modèle concernant le temps qu'il fera à l'horizon d'un à six mois.Sa résolution est celle d'un carré d'environ 200 km de côté. «Pour cette prévision , nous nous intéressons aux grandes structures qui affectent l'océan ou l'atmosphère, comme l'anomalie de température du Pacifique appelée Enso (El Niho Southern Oscillation). Ce réchauffement des eaux de surface de l'océan au large des côtes sudaméricaines affecte le temps à l'échelle d'une saison», explique Jean-Marc Moisselin, responsable de ces prévisions à Météo France.
CLIMATOLOGIE
C'est l'étude des phénomènes atmosphériques à l'échelle d'un continent et à travers les siècles. Elle permet d'améliorer la compréhension des liens entre les continents, les océans et l'atmosphère, pour mieux appréhender les échanges thermiques à l'échelle de la planète et leur évolution.
Azar Khalatbari
Sciences et Avenir
