Utilisation des données satellitaires en prévision numérique

Les modèles de prévision numérique du temps sont des applications qui permettent d'obtenir des simulations réalistes et en temps réel des états futurs de l'atmosphère. Ces simulations reposent sur les lois physiques dont les principales sont celles de la mécanique des fluides complétées par celles d'autres processus présents dans l'atmosphère (changements d'état de l'eau, turbulence, nombreuses interactions avec la surface terrestre, etc.).

Les modèles de prévision numérique du temps sont très gourmands en puissance de calcul et nécessitent l'emploi de super calculateurs qui atteignent des vitesses de plusieurs dizaines de milliers de milliards de calculs par seconde. (1 millier de milliards de calculs par seconde = 1012 calculs/seconde = 1 Tflops).

La prévision numérique à Météo-France utilise actuellement une gamme de quatre modèles numériques de prévision du temps :

  • Le modèle du CEPMMT (Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme, dont la France est Etat-Membre), qui calcule des prévisions sur le globe jusqu'à 10 jours d'échéance.
  • Le modèle ARPEGE, jusqu'à quatre jours d'échéance. A l'échelle de la planète, il permet de simuler et de prévoir les phénomènes de grande dimension comme les dépressions, les anticyclones ou les systèmes frontaux. Sa résolution plus élevée sur l'Europe atteint 10 km sur la métropole.
  • Le modèle ALADIN, dont la résolution est de 7,5 km, fournit des informations plus détaillées sur les départements et territoires d'outre-mer. En particulier, le modèle Aladin-Réunion, mis en place à la Réunion pour la prévision des cyclones tropicaux, couvre quasiment toute la zone de responsabilité de la veille cyclonique du sud-ouest de l'océan indien.
  • Le modèle AROME, modèle à très haute résolution (2,5 km) sur la France métropolitaine améliore la prise en compte des phénomènes locaux et la prévision des phénomènes dangereux pour les échéances comprises entre 3 et 36 heures.

Pour initialiser un modèle numérique, il est nécessaire de rassembler toutes les observations disponibles à travers le monde autour d'un instant t, et de combiner l'ensemble de ces informations afin de construire un état de l'atmosphère qui servira de point de départ à la prévision.

Ces observations sont de différentes natures comme l'illustre la figure montrant le nombre d'observations par mois utilisé par le modèle global ARPEGE.

Les données météorologiques conventionnelles sont utilisées de longue date. Il s'agit de données de surface provenant de stations synoptiques (SYNOP) et de bouées, de profils atmosphériques émanant de radiosondages (TEMP) et de bateaux (SHIP). Cet ensemble constitue l'épine dorsale du système d'observation global.

Les avions de ligne fournissent des informations relatives aux températures et aux vents à leur niveau de vol et lors des décollages/atterrissages. Des profils de vents sont également enregistrés par des capteurs (profileurs) en divers endroits (PILOT/PRF). Les données GPS reçues par des stations au sol sont également utilisées dans le système. Elles fournissent des informations sur l'humidité intégrée de l'atmosphère (GPS sol).

Par leur couverture globale de la Terre, les données des satellites sont utilisées de façon importante, notamment :

  • Les vents calculés à partir des images provenant des satellites géostationnaires et défilants (SATOB).
  • Des données quasi brutes issues des sondeurs ou imageurs ATOVS, AIRS, IASI, SSMI/S et SEVIRI.
  • Les vents à la surface des océans reconstitués grâce aux diffusiomètres (SCATT) embarqués sur les satellites défilants.
  • Des données de température et d'humidité dans la haute troposphère et stratosphère obtenues par radio-occultation du signal GPS (GPS sat).

Nombre d'observations

Evolution des cumuls mensuels de nombre d'observations utilisées par le modèle ARPEGE
(source Météo-France - DPREVI/COMPAS)