6. La prévision météo

6.1. Modèles numériques de prévision

Les prévisions météorologiques modernes reposent sur des modèles numériques complexes qui simulent l'évolution de l'atmosphère à l'aide de puissants supercalculateurs.

Principe de base

Les modèles divisent l'atmosphère en millions de cellules tridimensionnelles et calculent l'évolution des paramètres météorologiques (température, pression, humidité, vent) dans chaque cellule selon les lois physiques.

Principaux modèles mondiaux

ECMWF (Centre européen)

  • •Résolution : 9 km au niveau mondial
  • •Précision reconnue pour les prévisions à moyen terme (3-10 jours)
  • •4 prévisions par jour (00h, 06h, 12h, 18h UTC)
  • •Ensembles de 51 simulations pour estimer l'incertitude

GFS (NOAA - États-Unis)

  • •Résolution : 13 km au niveau mondial
  • •Accès gratuit et ouvert aux données
  • •4 prévisions par jour avec extension à 16 jours
  • •Particulier pour les prévisions à long terme

AROME/ARPEGE (Météo-France)

  • •AROME : 1,3 km sur la France (très haute résolution)
  • •ARPEGE : 7,5 km sur l'Europe
  • •Spécialisé dans les prévisions locales précises
  • •Excellent pour les orages et précipitations

Étapes de la prévision

1.Observation : Collecte de millions de données (stations, satellites, ballons-sondes)

2.Assimilation : Intégration des observations dans l'état initial du modèle

3.Calcul : Résolution des équations physiques sur plusieurs heures de calcul

4.Post-traitement : Adaptation aux spécificités locales et correction des biais

6.2. Lecture et interprétation des cartes météo

Savoir lire une carte météorologique est essentiel pour comprendre l'évolution du temps. Chaque élément a sa signification précise.

Les isobares et systèmes de pression

Anticyclones (A ou H)

  • •Pression élevée (> 1015 hPa)
  • •Temps stable et souvent ensoleillé
  • •Vents faibles, circulation dans le sens horaire (hémisphère Nord)
  • •Peut provoquer inversions thermiques et pollution

Dépressions (D ou L)

  • •Pression faible (< 1015 hPa)
  • •Temps instable avec nuages et précipitations
  • •Vents plus forts, circulation antihoraire
  • •Associés aux fronts chauds et froids

Les fronts météorologiques

Front froid (ligne bleue avec triangles)

Masse d'air froid qui pousse une masse d'air chaud. Provoque des orages, averses intenses mais brèves, puis amélioration rapide.

Front chaud (ligne rouge avec demi-cercles)

Masse d'air chaud qui surplombe une masse d'air froid. Génère des pluies continues et étendues, progression lente.

Front occlu (ligne violette avec triangles et demi-cercles)

Formation complexe quand un front froid rattrape un front chaud. Temps très variable et instable.

Symboles et données des stations

Chaque station météo est représentée par un cercle avec des informations codées :

  • •Remplissage du cercle : Couverture nuageuse (vide = clair, plein = couvert)
  • •Flèche : Direction du vent (pointe vers où va le vent)
  • •Barbules : Force du vent (traits courts = 5 kt, longs = 10 kt, fanion = 50 kt)
  • •Chiffres : Température, point de rosée, pression
  • •Symboles spéciaux : Précipitations actuelles (pluie, neige, grains)

6.3. Calcul de la température ressentie

La température ressentie diffère de la température mesurée car notre corps réagit aux effets combinés de plusieurs facteurs.

Indice de refroidissement éolien (Wind Chill)

Formule (en °C et km/h)

$$\text{WCI} = 13.12 + 0.6215 \times T - 11.37 \times V^{0.16} + 0.3965 \times T \times V^{0.16}$$

Où :

  • •WCI : Wind Chill Index (°C)
  • •T : Température de l'air (°C)
  • •V : Vitesse du vent à 10 m de hauteur (km/h)

Application : Valable pour T ≤ 10°C et V ≥ 4.8 km/h. En dessous, l'effet du vent devient négligeable.

Indice humidex (Canada)

Formule simplifiée

$$\text{Humidex} = T + 0.5555 \times (6.11 \times e^{5417.7530 \times (\frac{1}{273.16} - \frac{1}{273.16+T_d})} - 10)$$

Où :

  • •T : Température de l'air (°C)
  • •Td : Point de rosée (°C)
  • •e : Exponentielle mathématique

Indice de chaleur (Heat Index - USA)

Formule de Rothfusz (en °F)

$$\begin{align} \text{HI} &= -42.379 + 2.04901523 \times T + 10.14333127 \times \text{HR} - 0.22475541 \times T \times \text{HR} \\ &\quad - 6.83783 \times 10^{-3} \times T^2 - 5.481717 \times 10^{-2} \times \text{HR}^2 \\ &\quad + 1.22874 \times 10^{-3} \times T^2 \times \text{HR} + 8.5282 \times 10^{-4} \times T \times \text{HR}^2 \\ &\quad - 1.99 \times 10^{-6} \times T^2 \times \text{HR}^2 \end{align}$$

Où :

  • •HI : Heat Index (°F)
  • •T : Température (°F)
  • •HR : Humidité relative (%)

Conversion : $\text{HI}(°C) = (\text{HI}(°F) - 32) \times \frac{5}{9}$

Visualisation comparative

Courbes de température ressentie

Wind Chill calculé avec vent de 20 km/h • Heat Index calculé avec 60% d'humidité

Échelles d'interprétation

Wind Chill (risques de gelures)

  • •0 à -9°C : Inconfort léger
  • •-10 à -27°C : Risque de gelures superficielles
  • •-28 à -39°C : Gelures en 10-30 min d'exposition
  • •< -40°C : Gelures en moins de 10 minutes

Humidex (niveau d'inconfort)

  • •20-29 : Confortable
  • •30-39 : Légère gêne
  • •40-45 : Gêne marquée, éviter efforts prolongés
  • •> 45 : Danger, risque de coup de chaleur

6.4. Limitations et marges d'erreur

Malgré les progrès technologiques, la prévision météorologique reste un défi en raison de la nature chaotique de l'atmosphère.

Précision selon l'échéance

J+1 à J+3 (Très fiable)

  • •Températures : ± 1-2°C
  • •Précipitations : 85-90% de réussite sur l'occurrence
  • •Vent : ± 5-10 km/h sur la vitesse
  • •Tendance générale : Très fiable

J+4 à J+7 (Bonne fiabilité)

  • •Températures : ± 2-3°C
  • •Précipitations : 70-80% sur la tendance générale
  • •Situations météo : Grandes lignes correctes
  • •Détails locaux : Incertains

J+8 à J+15 (Tendance)

  • •Températures : ± 3-5°C, anomalies probables
  • •Précipitations : Quantités très incertaines
  • •Utilité : Tendances saisonnières uniquement
  • •Fiabilité : 50-60% pour les grandes tendances

Sources d'incertitude majeures

1. Chaos atmosphérique (Effet papillon)

Sensibilité extrême aux conditions initiales. Une erreur minime peut s'amplifier exponentiellement.

2. Résolution spatiale limitée

Les modèles ne peuvent représenter des phénomènes plus petits que leur maille (quelques kilomètres).

3. Processus sous-maille

Convection, turbulence, microphysique des nuages doivent être paramétrés, source d'erreurs.

4. Observations incomplètes

État initial imparfait, surtout au-dessus des océans et régions polaires.

Prévisions d'ensemble

Pour quantifier l'incertitude, les météorologues lancent plusieurs simulations avec des conditions initiales légèrement différentes.

  • •ECMWF : 51 membres (1 contrôle + 50 perturbés)
  • •GFS : 21 membres
  • •Interprétation : Plus les simulations convergent, plus la confiance est élevée
  • •Probabilités : « 70% de chance de pluie » = 70% des membres prévoient de la pluie

Conseils d'interprétation

  • •Comparer plusieurs sources : ECMWF, GFS, modèles locaux
  • •Suivre l'évolution : Actualisations régulières, convergence des simulations
  • •Contextualiser : Saison, climat local, topographie
  • •Privilégier les tendances : Plutôt que les valeurs précises à long terme
  • •Rester prudent : Plus l'échéance est lointaine, plus l'incertitude augmente

Sources et références

Organismes météorologiques officiels

Publications scientifiques

  • •KALNAY, Eugenia, Atmospheric Modeling, Data Assimilation and Predictability. Cambridge University Press, 2003.
  • •WILKS, Daniel S., Statistical Methods in the Atmospheric Sciences. Academic Press, 4ème édition, 2019.
  • •STENSRUD, David J., Parameterization Schemes: Keys to Understanding Numerical Weather Prediction Models. Cambridge University Press, 2007.
  • •ROTHFUSZ, Lans P., « The Heat Index Equation », NWS Technical Attachment SR/SSD 90-23, 1990.

Ressources techniques