Des modèles météorologiques plus performants

07/11/2024

Météo-France vient de déployer une nouvelle version de sa chaîne de prévision permettant d’améliorer la qualité des prévisions et de mieux anticiper les phénomènes météorologiques. Les apports sont multiples que ce soit sur le nombre d’observations utilisées, sur la simulation numérique du temps ou encore la prise en compte des incertitudes. Grâce à cette évolution, la qualité des prévisions s’est encore améliorée de l’ordre de 3 à 4 %, permettant de classer, pour la prévision sur l’Europe, le modèle global de Météo-France au deuxième rang mondial.

Une amélioration continue de la prévision

L’amélioration continue des modèles, de la puissance de calcul et des observations plus fines de l’atmosphère permettent un gain régulier dans l’anticipation et la qualité des prévisions météorologiques grâce au travail effectué conjointement par les équipes de chercheurs, prévisionnistes, ingénieurs et techniciens de Météo-France. Ces efforts permettent de gagner quelques heures sur la prévision tous les deux ans, (la nouvelle chaîne permet de gagner 2h à 5h pour ARPEGE selon les paramètres) et d’aboutir à un gain d’environ un jour tous les 10 ans, c’est-à-dire qu’aujourd’hui la prévision des températures maximales pour la journée du surlendemain est aussi bonne que celle que l’on faisait il y a dix ans pour la journée du lendemain.

Amélioration de la prévision numérique du temps

Pour évaluer la qualité des prévisions, des indicateurs de performance mesurent la pertinence des prévisions à différentes échéances. L’indicateur pour la prévision déterministe du modèle AROME qui évalue la fiabilité des prévisions de précipitations et de rafales de vent pour l’Hexagone s’améliore de près de 4 % sur les deux prochains jours. Cette amélioration est visible toute l'année, plus particulièrement l'été, ce qui devrait notamment profiter à la prévision des orages.

Une meilleure prévision des cyclones

La zone géographique du modèle AROME sur l’Océan Indien pour la prévision a été étendue d’environ 20 % vers le nord permettant de mieux modéliser la phase de formation des cyclones et notamment de mieux anticiper la formation des phénomènes dépressionnaires pouvant menacer Mayotte.

Un nombre d’observations plus important

Le nombre d’observations entrant chaque jour dans notre modèle le plus fin couvrant l’Hexagone (AROME) est multiplié par 3 pour atteindre 4,2 millions de données par jour contre 1,4 millions par jour auparavant. L’augmentation du nombre de données permet de décrire plus précisément les conditions météorologiques initiales et ainsi de mieux simuler leurs évolutions.

Plus de scénarios de prévision disponibles

Météo-France fait tourner plusieurs fois par jour ses modèles afin d’actualiser en permanence ses prévisions avec les dernières observations disponibles, et produire un ensemble de scénarios d’évolution. Le nombre de scénarios produits par le modèle AROME pour l’Hexagone chaque jour est passé de 76 à 108 scénarios. Cette évolution permet de mieux échantillonner le champ des possibles en termes de scénarios d’évolution, et aux prévisionnistes, de mieux estimer la confiance dans le scénario privilégié.

Des résultats d’évaluation positifs

Les résultats positifs des indicateurs de performance ont aussi été confirmés sur un ensemble de cas passés remarquables. L’exemple ci-dessous d’un épisode méditerranéen illustre l’apport de l’amélioration pour le modèle AROME. Des apports comparables ont été obtenus pour d’autres épisodes méditerranéens ou des situations orageuses.

Épisode de pluie intense sur les Cévennes (19 septembre 2020)

Sur la vignette de gauche : le cumul de précipitations observé sur l’épisode (entre le 19 septembre à 6h et le 20 septembre à 2h).
La vignette supérieure présente les cumuls de précipitations prévus par AROME la veille avec le système de production précédent.
La vignette inférieure illustre les cumuls prévus par la nouvelle chaîne de prévision .

À 23 heures, soit 7 heures avant le début de l’événement, le nouveau système prévoit les plus fortes précipitations sur l’ouest du Gard et l’est de la Lozère (intérieur de l’ellipse jaune), comme ce qui a pu être observé. Par ailleurs, la localisation des fortes précipitations prévues était plus variable avec le système précédent d’une simulation à l’autre.

Comparaisons modèle AROME © Météo-France

Retour sur l’épisode méditerranéen en Espagne

Le sud-est de l’Espagne a été frappé par un épisode méditerranéen exceptionnel fin octobre. Il a engendré de très fortes pluies et des inondations, causant un très lourd bilan humain. La nouvelle version de la chaîne de prévision pour Arome avait bien modélisé la veille les cumuls de pluie qui ont été observés. C'est un résultat important pour répondre de la capacité de nos modèles à simuler des évènements de ce type qui seront plus extrêmes et plus fréquents sous l’effet du changement climatique.

Des données accessibles gratuitement en temps réel

Comme toutes les données publiques de l’établissement, les résultats des modèles de prévision numérique du temps AROME et ARPEGE de l’établissement sont accessibles gratuitement en temps réel sur le site meteo.data.gouv. Les prévisions de la nouvelle chaîne sont fournies en lieu et place de l’ancienne sans action particulière de la part des internautes.

Comment prévoit-on le temps ?

La prévision du temps peut se décomposer en quatre étapes :

L’observation de l’état de l’atmosphère grâce aux satellites, radars, stations au sol, bouées…
L’assimilation des données d’observation qui permet de construire une représentation actuelle de l’atmosphère.
La simulation de l’évolution des paramètres météorologiques, effectuée grâce à des modèles s’appuyant sur les lois fondamentales de la physique (mécanique des fluides, thermodynamique, changements d’état de l’eau). Les supercalculateurs sont indispensables pour effectuer dans un laps de temps limité les quantités considérables de calcul nécessaires à l’assimilation et à la simulation.
L’analyse par les prévisionnistes : A partir des simulations, les prévisionnistes définissent le scénario le plus probable, et le traduisent en cartes et bulletins adaptés aux utilisateurs. Les prévisionnistes caractérisent aussi les risques de phénomènes dangereux et prennent les décisions concernant la vigilance. Ils assurent un contact direct avec les autorités et les services en charge de la sécurité civile.

Qu'est-ce qu'un modèle ?

Un modèle permet de simuler en 3D l’évolution temporelle des paramètres de l’atmosphère (pression, température, humidité, vent…). Les modèles de prévision numérique du temps (PNT) sont des programmes informatiques de plusieurs millions de lignes de code traduisant les lois de la physique qui gouvernent l’évolution de l’atmosphère. Ils sont le résultat de dizaines d’années de travaux de recherche et sont constamment améliorés et font l’objet de partenariats avec d’autres instituts de recherche et d’autres centres météorologiques nationaux et européens.

Météo-France dispose :

d’un modèle global (ARPEGE) adapté aux contraintes opérationnelles de notre pays permettant de réaliser des prévisions jusqu’à 4 jours d’échéance ;
d’un modèle à domaine limité (AROME) permettant de réaliser des prévisions fines jusqu’à 2 jours d’échéance sur la France hexagonale et nos territoires d’Outre-mer.

Des déclinaisons probabilistes de ces deux modèles, appelées systèmes de prévision d’ensemble, viennent compléter la panoplie de modèles de Météo-France afin de mieux estimer les incertitudes de prévision.