Les modèles de prévisions

* * bonne année 2022* *

Définition
Pour effectuer des analyses sur le temps qu'il va faire, les prévisionnistes se servent de cartes représentant la situation météorologique actuelle et la situation météorologique à venir.

Les modèles prennent en compte beaucoup de paramètres :
-Processus physique au sol : neige notamment lors de la période de fonte.
-Parametres au niveau du sol ( appelés aussi variables d'état ) : rugosité ( hauteur à laquelle la vitesse moyenne du vent serait en théorie égale à zéro à utiliser lors de prévisions d'avalanche ), Précipitations ( le plus souvent la neige ), Température au niveau du sol, Humidité au niveau du sol.
-Interaction atmosphere/sol et interaction sol/atmosphere : flux d'évaporation, quantité de chaleur échangée par conduction, frottements.
-Processus physiques au niveau de l'atmosphere : précipitations, rayonnement, diffusion, convection.
-Paramètres au niveau de l'atmosphere ( appelés aussi variable d'état ) : vent, température, humidité et parfois aussi pression.

Avec ces nombreux parametres, il est possible d'établir de nombreuses équations calculées par les ordinateurs avec le plus grand soin via l'analyse numérique ; des cartes sont alors générées : nous sommes alors en présence de modeles de prévisions météorologiques .

Les modèles européens

Arpège ,France, 96 heures (4 jours)
Excellentes prévisions de la vitesse du vent, de la direction du vent et des précipitations.
Pas de prévisions au delà de 4 jours, ce qui est dommage .

Bracknell, Angleterre, 120 heures (5 jours)
-Positionnement des centres d'action très bon .
-Possibilité de visualiser les fronts et même les lignes de nuages pouvant générer des averses selon la situation.
A tendance à changer souvent la configuration des fronts associés aux dépressions .

Dalam, Italie, 144 heures (6 jours)
-Les paramètres météorologiques essentiels sont disponibles sur différentes cartes .
-Il y a même la prévision de la neige, du brouillard, de la couverture nuageuse .
-Des cartes de prévisions très précises ( temps prévu toutes les 12 heures voire toutes les 3 heures ).
-Possibilité d'avoir une prévision à 6 jours.
-Des mises à jour pas toujours fréquentes le week-end.
-De temps en temps, quelques difficultés pour la prévision à J+5 et à J+6.

ECMWF, Européen, 168 heures (7 jours)
-Possibilité d'avoir une prévision à une longue échéance .
-Bon positionnement des centres d'action .
-Les géopotentiels sont aussi bien positionnés .
Il lui arrive de changer totalement de prévisions d'une mise à jour à l'autre .

GME, Allemagne, 144 heures (6 jours)
-Bon positionnement des centres d'action.
-Les géopotentiels sont aussi bien positionnés.
Ce n'est pas un modèle infaillible non plus ( pour trouver un point négatif ).

Skiron, Grèce, 72 heures (3 jours)
-Les paramètres météorologiques essentiels sont disponibles sur différentes cartes.
-Il y a même la prévision de la neige, du brouillard, de la couverture nuageuse.
-Des cartes de prévisions très précises ( temps prévu toutes les 3 heures ).
Ce n'est pas un modèle infaillible non plus ( pour trouver un point négatif ).

UKMO, Royaume Uni, 144 heures (6 jours)
-Possibilité d'avoir une prévision à une longue échéance.
-Très bon positionnement des centres d'action.
-Les géopotentiels sont aussi bien positionnés.
Pas toujours très stable d'une mise à jour à une autre.


Les modèles américains
CPC, Etats-Unis, 360 heures (15 jours)
-Possibilité d'avoir une prévision à une très longue échéance .
-Très bon positionnement des centres d'action ( pour une très longue échéance, c'est plutôt excellent ) .
-Ne change pas souvent de prévisions lors des mises à jour .
Ce n'est pas un modèle infaillible non plus ( pour trouver un point négatif ) .

ENS, Etats-Unis, 360 heures (15 jours)
-Possibilité d'avoir une prévision à une très longue échéance .
-Très bon positionnement des centres d'action ( pour une très longue échéance, c'est plutôt excellent ) .
-Ne change pas souvent de prévisions lors des mises à jour .
Ce n'est pas un modèle infaillible non plus ( pour trouver un point négatif ) .

EFS, Etats-Unis, 264 heures (11 jours)
-Possibilité d'avoir une prévision à une très longue échéance .
-Assez bon positionnement des centres d'action ( pour une très longue échéance, c'est plutôt pas mal ) .
Un peu moins performant que ENS et CPC .

USAF, Etats-Unis, 120 heures (5 jours)
-Positionnement des centres d'action très bon .
-Possibilité de visualiser les fronts et même les lignes de nuages pouvant générer des averses selon la situation .
-Nous pouvons visualiser la quantité de précipitations et leur localisation.
A tendance à changer souvent la configuration des fronts associés aux dépressions.

Ne sont représentés que les modèles jugés les plus fiables. 

Si vous voulez rigoler, regardez GFS le matin à 06h UTC, 12h UTC, 18h UTC, 00h UTC.

En revanche, le GFS ensembliste s'en sort plutot bien !

Principes de fonctionnement

Les informations initiales sont à la base de la prévision des modèles numériques. Ainsi, un modèle "reçoit" par exemple les données de température, pression, humidité, direction du vent, etc... provenant de l'ensemble du globe. Il peut s’agir de relevés effectués automatiquement par les stations météorologiques des différents pays, les données issues des bateaux, les relevés humains mais également les relevés satellites.

Les satellites permettent par exemple de déterminer la température au milieu des océans, là ou il n'existe pas de stations météorologiques.

Une fois ces données reçues, vérifiées et mises en forme, le modèle de prévisions peut effectuer ses calculs en partant de l'heure des observations (certaines données antérieures sont reprises), et ce jusqu'à une échéance donnée. Les calculs effectués pour la prévision correspondent à des calculs plus ou moins complexes de physique, notamment des calculs par rapport aux fluides.

La phase de vérification est importante, car il est nécessaire d'éliminer au maximum les erreurs de mesures que le modèle aura en entrée. En effet, tous les éléments étant étroitement liés les uns aux autres, la moindre erreur à l'instant de l'observation pourra se transformer en erreur grossière plus l'échéance de calcul est éloignée.

Les modèles numériques représente donc une évolution de l'atmosphère sur plusieurs heures en fonction d'éléments sensés être connus à son état initial.

Résolution des modèles numériques

Les modèles numériques peuvent couvrir une échelle globale, régionale ou locale. Dans ce cas on parle de modèles à mailles larges pour une couverture mondiale, à mailles fines pour une couverture locale.
Les mailles d'un modèle correspondent au fait que la surface couverte est séparée par une grille. Chaque espacement entre les points de la grille correspondent à la largeur de la maille. 

Entre les points de la maille, il faut imaginer un cube qui contiendra les données initiales observées. L'espacement entre les points de la grille correspond à la résolution du modèle numérique. 
Le traitement des données permet d'établir les conditions à un instant T. Pour connaitre les conditions à un instant T + 1, le modèle doit repartir des calculs effectués pour l'instant T, et ainsi de suite. Pour l'instant T + 2 on prendra les données de T + 1.

Plus la résolution d'un modèle est petite, plus la précision des prévisions est accrue. De nos jours, des modèles avec une résolution de moins de 3 km permettent de prévoir des phénomènes locaux tels que les orages.

Attention cependant à choisir une résolution en fonction des objectifs recherchés par le modèle. En effet, une résolution de 5 km pour un modèle globale ne serait pas adaptée car la moindre erreur de prévision locale se répercuterai sur les prévisions globales, et malgré une meilleur résolution, les prévisions qui en résulteraient seraient moins bonnes qu'avec une résolution plus grande.