Une meilleure prévision immédiate peut révéler le temps qu'il va faire dans un rayon de 500 mètres

Commandement de la mobilité aérienne

Les prévisions météorologiques sont d'une précision impressionnante compte tenu de la nature changeante et chaotique du climat de la Terre. Il n'est pas rare d'obtenir des prévisions à 10 jours avec un niveau de précision raisonnable.

Mais il reste encore beaucoup à faire. Un défi pour les météorologues est d'améliorer leur prévision immédiate, la capacité de prévoir le temps dans les six prochaines heures environ à une résolution spatiale d'un kilomètre carré ou moins.

Dans les régions où le temps peut changer rapidement, c'est difficile. Et il y a beaucoup en jeu. L'activité agricole dépend de plus en plus de la prévision immédiate, et la sécurité de nombreux événements sportifs en dépend également. Ensuite, il y a le risque que des précipitations soudaines puissent entraîner des crues soudaines, un problème croissant dans de nombreuses régions en raison du changement climatique et de l'urbanisation. Cela a des implications pour les infrastructures, telles que la gestion des eaux usées, et pour la sécurité, car ce type d'inondation peut tuer.

Les météorologues aimeraient donc beaucoup avoir une meilleure façon de faire leurs prévisions immédiates.

Entrez Blandine Bianchi de l'EPFL à Lausanne, en Suisse, et quelques collègues, qui ont développé une méthode pour combiner des données météorologiques provenant de plusieurs sources pour produire des prévisions immédiates avec une précision améliorée. Leur travail a le potentiel de changer l'utilité de ce type de prévision pour tout le monde, des agriculteurs et des jardiniers aux services d'urgence et aux ingénieurs des eaux usées.

Les prévisions actuelles sont limitées par les données et l'échelle à laquelle elles sont recueillies et traitées. Par exemple, les données satellitaires ont une résolution spatiale de 50 à 100 km et permettent le suivi et la prévision de grandes cellules nuageuses sur une échelle de temps de six à neuf heures. En revanche, les données radar sont mises à jour toutes les cinq minutes, avec une résolution spatiale d'environ un kilomètre, et conduisent à des prédictions à l'échelle de temps d'une à trois heures. Une autre source de données est constituée par les liaisons hertziennes utilisées par les entreprises de télécommunications, qui sont dégradées par les précipitations.

Il est clair que le radar a un grand potentiel pour la prévision immédiate et, en effet, les météorologues ont consacré des ressources importantes à son étude. L'approche la plus simple consiste à prendre un instantané du schéma actuel des précipitations avec sa vitesse et sa direction, puis à traduire ce schéma dans l'espace.

Cela fonctionne sur des échelles de temps courtes et une résolution d'environ 4 km. Mais après environ 40 minutes, toute capacité de prévision est perdue, disent Bianchi et co. Et avec une plus grande résolution d'environ 1 km, la capacité de prévision tombe à moins de 15 minutes.

Une façon d'améliorer ces prévisions est de corréler les images radar avec les mesures de précipitations au sol. Cela fournit un moyen supplémentaire de contraindre le modèle météorologique et donc de l'améliorer. C'est essentiellement la technique que Bianchi et co ont développée.

Ces personnes ont combiné les données recueillies en 2009 à partir de 14 pluviomètres, 14 liaisons micro-ondes et les mesures de pluie radar de MétéoSuisse dans la zone de 20x20 km autour de Zurich en Suisse. L'équipe utilise ensuite ces données d'une période de temps spécifique pour prévoir les précipitations sur des échelles de temps allant jusqu'à 30 minutes.

Comme les données sont historiques, ils peuvent comparer les prévisions avec les précipitations réelles pour déterminer leur exactitude.

Les résultats sont prometteurs. Une hypothèse importante que font les météorologues est que l'atmosphère continuera à changer de la même manière qu'elle le fait actuellement. C'est ce qu'on appelle la persistance lagrangienne, et c'est souvent parfait.

Lorsque cette hypothèse est correcte, disent Bianchi et co, leurs prévisions immédiates produisent des prévisions précises plus de 20 minutes dans le futur à une échelle aussi petite que 500 mètres. C'est impressionnant. Cela aurait des implications importantes pour la gestion en temps réel des eaux de ruissellement dans les réseaux d'égouts urbains et dans les activités agricoles.

Mais l'hypothèse de la persistance lagrangienne n'est pas toujours vraie. Parfois, l'atmosphère subit des changements inattendus - des événements de chauffage soudains qui provoquent des cellules de convection, par exemple. Et lorsque cela se produit, la précision des prévisions chute considérablement. Dans le cas d'événements convectifs, les performances de l'algorithme de prévision immédiate diminuent rapidement après 15 min, en raison du développement et du mouvement rapides des cellules de pluie, disent Bianchi et co.

Cela impose donc des limites importantes à ce que ce type de prévision immédiate peut faire. Néanmoins, même la capacité de caractériser l'incertitude d'une prévision immédiate est un développement important, disent Bianchi et co.

Il y a clairement plus de travail à faire. Mais dans certaines régions, des prévisions immédiates précises à l'échelle de centaines de mètres sont un objectif que les météorologues ont clairement en vue.

Réf : arxiv.org/abs/1810.11811 : Prévision immédiate des précipitations en combinant des radars, des liaisons micro-ondes et des pluviomètres

cacher