La prévision numérique du temps est une discipline très jeune puisqu'elle s'est développée au cours de la seconde moitié du 20ème siècle
bénéficiant de façon continue des progrès en matière d'outils informatiques
Les techniques mises en oeuvre permettent de résoudre, avec les méthodes de calcul numérique, les équations décrivant le comportement de l'atmosphère,
c'est à dire de déterminer les valeurs futures de ses grandes caractéristiques en partant de valeurs initiales connues grâce aux observations météorologiques

Principes généraux des modèles de prévisions

Les modèles numériques construits sur ce principe sont ainsi devenus les outils indispensables de la prévision du temps, supplantant progressivement les méthodes fondées
sur l'application de règles de déplacement et d'évolution de structures atmosphériques identifiables (les centres d'action et les fronts)

La construction d'un modèle numérique d'atmosphère comprend 2 étapes distinctes :
- la 1ère consiste à établir un système d'équations non linéaires
- alors que la seconde dite de numérisation consiste à remplacer les équations portant sur des variables continues par des équations portant sur des variables discrètes
et dont les solutions sont obtenues au moyen d'un algorithme approprié

La mise en oeuvre de l'algorithme implique de disposer d'un outil de calcul très puissant, ce qui explique les progrès de la prévison numérique lors de l'explosion du développement des ordinateurs

Enfin la prévision météorologique réalisée par les prévisionnistes avec l'aide des modèles numériques doit également ses succès à la mise en oeuvre et au fonctionnement
du Système mondial d'observation météorologique qui repose à la fois sur des mesures conventionnelles et sur des mesures satellitaires et qui permet d'obtenir,
de façon perfectible certes mais néanmoins efficace, une description de l'atmosphère à un instant initial donné

Cependant l'une des sources d'erreur qui limitent la prévisibilité est l'inexactitude des données d'observation qui définissent ce qu'on appelle l'état initial de l'atmosphère
sur lequel on se fonde pour procéder au départ aux calculs
Afin de pallier à ces inexactitudes on réalise plusieurs états initiaux, obtenus chacun en imposant aux données observées de petites variations, plus petites que les erreurs normales
de mesure ou d'interpolation
Puis à partir de chacun des états initiaux on lance le calcul des états futurs de l'atmosphère : pour une échéance donnée on obtient donc autant d'états futurs que l'on a réalisé
de variantes de l'état initial
On en déduit dans un premier temps une moyenne de ces prévisions puis on lui compare les cartes issus de ces calculs pour une même date et une même heure en utilisant
une méthode de regroupementvpar classes : toutes les prévisions proches de la moyenne forment un amas central des prévisions qui servira de base à la prévision annoncée
tandis que les prévisons qui s'écartent de cette moyenne sont regroupées en classes appelées des tubes

Depuis 1988 on essaie de prendre en compte non seulement les erreurs issues des conditions initiales mais aussi celles dues à la transcription des phénomènes physiques régissant
le comportementde l'atmosphère
Un autre axe de recherche en matière de prévision d'ensemble est l'approche multimodèle qui consiste à combiner les solutions proposées par différents modèles
pour une même échéance

Ainsi pour alimenter ces modèles en données, des observations sont effectuées régulièrement,en général 8 par jour, pour surveiller l'atmosphère et détecter
les phénomènes dangeureux dans plus de 10 000 stations météorologiques autour du globe à la même heure UTC -Temps universel coordonné-

Les observations terrestres sont complétées par des observations en mer (bateaux, bouées dérivantes)
Cependant les phénomènes météorologiques se manifestent dans toute la troposphère (couche la plus basse de l'atmosphère qui s'étend jusqu'à 15 km d'altitude) et non seulement
au voisinage du sol c'est pourquoi on envoie des ballons équipés de sondes -ce sont les radiosondages-
Les météorologues disposent de plus des radars qui ont pour rôle de détecter les précipitations (et qui permettent donc de détecter le centre d'un cyclone)
avec une portée maximum de 400km, d'avions de reconnaissance (aux USA) et de satellites

Voilà la liste des principaux modèles de prévisions qui offrent des réactualisations allant de 2 à 4 fois par jour (que l'on appelle des runs) sur des échéances allant jusqu'à 384h allant de 6h en 6h :
- GFS : modèle américian (ici vous avez l'explication détaillée des différentes cartes issues du modèle GFS -siite IGES-)
- UKMO : modèle anglais
- NOGAPS : modèle anglo- saxon
- ECMWF : modèle européen
- JMA, GEM, BOLAM, ..... d'autres modèles numériques provenant d'organismes japonais, allemand, italien

La prévision en matière "cyclonique"

La prévision de trajectoire utilise diverses techniques qui prennent en compte l'environnement de la perturbation, son mouvement présent, mais aussi des donnés statistiques
sur leurs trajectoires habituelles dans la région concernée
Par ailleurs le prévisionniste dispose de modèles de prévision numérique qui ont pour objectif de prévoir l'évolution des paramètres atmosphériques en se basant sur
les équations physiques de l'atmosphère
Cette dernière y est représentée de manière simplifiée sous forme de points de grille à différents niveaux d'altitude
Le modèle est initialisé à partir des observations météo à un temps donné
La résolution des équations se fait par mesure de temps de quelques minutes
Les résultats sont visualisés sous formes de cartes de vent, de température ou d'humidité à différents niveaux
Déterminer la trajectoire demeure l'aspect le plus délicat de la prévision avec des marges d'erreurs de 100km à 12h, 200 km à 24h et 350 km à 48h

Les modèles de prévisions numérique en matière cyclonique

Ces modèle s'appellent :
CLIPER : outre la CLIimatologie il utilise la PERsistance : les prédictions de CLIPER incluent la latitude & la longitude initial du cyclone, la direction qu'il prend, le jour de l'année,
et son intensité initiale
Les prévisions de CLIPER sont utilisées pour normaliser les données provenant des autres modèles de prévisions
C'est le modèle utilisé par le plus de logiciels commerciaux pour la chasse aux cyclones
Météo France Réunion utilisait le modèle MOCCANA qui aujourd'hui n'est plus en vigueur, mais à l'heure actuelle des chercheurs de Météo France planchent sur
un futur modèle numérique applicable à l'Océan Indien

Le modèle dynamique :

Il utilise les résultats de données atmosphériques globales pour prévoir la trajectoire du cyclone
Le principe est d'étudier le cyclone dans sa seule réalité météorologique du moment
Ainsi le modèle prend en compte différents paramètres : vents, températures, humidité, pression atmosphérique de l'atmosphère dans lequel le cyclone évolue
Ces modèles dynamiques utilisent les lois de la physique qu'ils appliquent à l'atmosphère pour prévoir la trajectoire future du cyclone
Ces modèles prennent en compte 6 équations basiques :
- 3 sont hydrodynamiques lesquelles utilisent la seconde loi de Newton pour trouver les courants horizontaux et verticaux du vent causés par les différences de pression d'air,
la gravité, la friction et la rotation de la Terre
- 2 sont thermodynamiques qui calculent les changements de température causés par l'évaporation de l'eau
- la dernière équation connu comme l'équation continuité qui tente
d'expliquer les volumes d'air qui sortent ou entrent dans la zone spécifiée

Le GUNS Ensemble - une moyenne du GFDL, du UKMET Office et du NOGAPS modèles
James Goerss du Naval Research Laboratory à Monterey en Californie a démontré qu'un simple consensus entre ces 3 modèles était plus fiable à 20 % sur 24h, 48h & 72h
qu'un simple modèle
Le NHC a confirmé ces résultats et a doublé l'ensemble "GUNS" utilisant les initiales des 3 modèles
Les prévisions consensuelles, en moyenne, sont souvent plus précises que les prévisions provenant des modèles individuels

Le BAM (Beta and Advection Model) pour lequel la trajectoire suit le vent moyen extrapolé du modèle aéronautique (AVN ou Aviation) entre 2 niveaux isobariques
Elle démarre de la position initiale de la tempête et on lui applique une correction qui tient compte de l'effet beta.
Il y a 3 versions pour ce modède :
- une pour les basses couches (BAMS -Shallow) entre 850 et 700hPA
- une pour les couches moyennes (BAMM- Medium) entre 850 et 400 hPA
- une pour les couches profondes (BAMD -Deep) entre 850 et 200hPA :
Depuis 1990 ces 3 versions de ce modèle tournent 4 fos par jours (00,06,12,18 UTC) avec des données initiales provenant du modèle Aviation tiré du MFR Modèle afin de fournir une prévision de trajectoire
Pour un faible cyclone sans un mur de l'oeil étendu profondément dans l'atmosphère ou pour une dépression tropical la BAMS version est le modèle qui fonctionne le mieux parce les cyclones de cette nature ont tendance à être dirigé par des vents de moyenne surface
.Dès que les cyclones grossissent et que le mur de l'oeil devient de plus en plus épais les autres versions deviennent plus fiables

LBAR (Limited area BARotropic) : ce modèle est un modèle de trajectoire de prévision à 2 dimensions dont les premières données initiales proviennent de l'Aviation tiré du modèle global MRF

Le SHIPS -Statistical Hurricane Intensity Prediction Scheme Model est un modèle de prévision d'intensité statisco-dynamique
Ce modèle a été developpé en utilisant la climatologie, la persistance et des prédicateurs synoptiques.
Les estimations d'intensité sont faites pour des périodes de 12h jusqu'à 78h. Ce modèle utilise les données de cylones antérieurs
Semblable au modèle de prévision de trajectoire CLIPER le modèle de statistique de prévision d'intensité le SHIFOR-Statistical Hurricane Intensity FORecast est utilisé
pour les prévisions de changement de l'ntensité mais reste peu fiable

Exemple de sorties de modèles numériques

Modèles de prévision d'intensité (CHIPS, JTWC, NGP,...) en knots sur une période allant de 0h à 120 heures pour le système tropical ULUI Run du 15 mars 2010 à 12h00 UTC	Modèles de prévision de trajectorie (AVN, NGP, JTWC.) en knots sur une période allant de 0h0 à 120 heures pour le système tropical ULUI Run du 13 mars 2010 à 12h00 UTC

La liste des modèles de prévisions (récents & obsolètes): site Wind MIT, qui suivant les bassins sont utilisés ou non
En effet chaque bassin océanique n'utilise pas tous ces modèles

Vous pouvez également consulter Wind MIT pour voir les prévisions des différents modèles (ex : trajectoire : GFS, NOGAPS, UKMET, GFLD, ECMWF et intensité : CHIPS, GFLD, HWRF)
pour un système tropical donné

Les modèles de prévisions numériques pour le bassin Atlantique où office le RSMC Miami avec le TPC ou NHC

Ainsi plusieurs modèles de prévisions de trajectoire sont utilisés simultanément :

Avec ses modèles des prévisions sont établies, mais il existe toujours une marge d'erreurs de 100km à 12h, 200 km à 24h et 350 km à 48h

A l'inverse il y a peu de modèle de prévisions d'intensité disponible :

Le TPC ou NHC de Miami donne pour les 72 heures à venir une prévision quant à la trajectoire et l'intensité du cyclone
Et cela 4 fois par jour pour tous les ouragans du nord de l'Atlantique et le Nord-Est du Pacifique à l'est du 140°W
Le CPHC à Honolulu (Hawai) utilise les mêmes modèles de prévisons pour les ouragans évoluant dans le Nord du Pacifque du 140°W à 180°W

• L'Oscillation Quasi Biennale stratosphérique (Q.B.O) :
  Pendant 12 à 15 mois où les vents de la stratosphère équatoriale soufflent de l'est, c'est à dire la phase d'est Q.B.O. l'activité cyclonique du bassin Atlantique est réduite
  La phase d'est est suivie par 13 à 16 mois de vents d'ouest (cycle régulier de 2 ans) dans la stratosphère équatoriale pendant lesquels l'activité cyclonique
  du bassin Atlantique est augmentée
  
  
• L' Oscillation Australe de l'El Nino (E.N.S.O. = El Nino South Oscillation):
  C'est l'étude de l'influence du phénomène El Nino correspondant à une anomalie thermique des eaux de surface au large du Pérou et dans les régions océaniques
  du Pacifique intertropical
  Tous les 2 à 7 ans environ on constate que les eaux habituellement froides dans cette partie du Pacifique sont remplacées pendant plusieurs mois (de 12 à 18) par
  des eaux plus chaudes
  Pendant les événements EL Nino (phase chaude de ce phénomène d'oscillation ou indice d'Oscillation autrale négatif ou ENSO phase chaude) le cissaillement vertical augmente dans la troposphère et cela se traduit par une diminution du nombre de cyclones et de leur intensité
  A contrario le phénomène La Nina (ENSO phase froide) rehausse l'activité. Ainsi en 1982-1983 il n'a été recensé que 5 puis 4 cyclones sur l'ensemble
  de la zone océanique (contre en moyenne 9) alors que la Polynésie a connu un nombre record de cyclones durant l'hivernage correspondant
  Avec celui des années 82/83 le phénomène El Nino 97/98 compte parmi les plus intense du siècle
  
  
• Précipiations sur l'ouest du Sahel (A.R.):
  Durant les périodes de sécheresse sur l'ouest du Sahel l'activité cyclonique sur le bassin Atlantique est fortement réduite surtout en ce qui concerne
  les ouragans intenses
  Durant les années humides il y a plus de chance de rencontrer des cyclones type îles du Cap vert
  C'est aussi dû à un renforcement du cisaillement vertical en haute troposphère pendant les années de sécheresses amenant des changements dans la structure
  des ondes d'Est africainesles empêchant d'évoluer en ouragan
  
  
• Anomalie de Pression au niveau de la mer (S.L.P.A) :
  Si cette anomalie est positive dans la zone des Caraibes (pression plus élevée que la normale) l'activité cyclonique sera inhibée, lorsqu'elle est négative cette activité sera plus forte
  
  
• Anomalie zonale des vents à 200 hPA sur la zone Caraibe (ZWA) :
  La composante zonale des vents vers 12km d'altitude (pression atmosphérique à ce niveau est de 200 hPa) dans les régions intertropicales donne une indication sur
  la probabilité de connaitre une saison cyclonique active (composante d'Est plus marquée que la moyenne ) ou pas (composante Ouest prédominante ou
  plus faible que la moyenne)
  
  
• Gradient de Pression et Température ( Delta P.T.) :
  Les gradients de pression atmosphérique de surface (d'ouest en est) sur l'Afrique Occidentale entre février et mars ainsi que ceux de température dans les mêmes régions sont corrélés avec l'activité cyclonique à venir. Une déviation positive correspond à une activité plus forte, une déviation négative à une activité moindre
  
  
• Anomalie de Température de surface de la Mer (S.S.T.A) :
  2 régions particulières du bassin de l'Océan Atlantique sont étudiées (l'une au nord de la zone tempérée, l'autre au sud du Tropique du cancer)
  Une anomalie positive de mer plus chaude que d'habitude sera un indice de cyclogénèse important ; une différence négative avec la moyenne inhibera la formation d'ouragans
  
  
• Anomalie de pression sur la Zone Pacifique occidental :
  La pression atmosphérique réduite au niveau de la mer des stations météo de Darwin (Australie) et Tahiti (Polynésie) est enregistré durant plusieurs mois
  L'écart entre les 2 valeurs moyennées fournit un paramètre le S.O.I
  
  
• Puissance de la dorsale de la zone du Nord Est de l'Atlantique tropical (Northern Ridge) :
  La dorsale étant définie comme l'axe de hautes pressions, celles de l'anticyclone des Açores dans ce cas d'espèce
  Lorsque ces hautes pressions sont plus faibles que la moyenne l'alizé induit est moins soutenu, la mer restant chaude plus longtemps en fin d'année
  C'est un signe précurseur d'activité cyclonique assez forte pour l'année suivante
  
  
• Anomalie de température au niveau de pression 100 hectoPascals (Singapore 100mb Temperature Anomaly) :
  Etude de la différence de la température au sommet de la troposphère à 16 km d'altitude à Singapour
  Une anomalie négative à Singapour pourtant situé à 15000 km semble être un signe de saison cyclonique ultérieure riche

Grâce à tous ces paramètres l'équipe de chercheurs essaiera de prévoir l'année cyclonique à venir sous plusieurs aspect :

• nombre de phénomènes baptisés répertoriés dans l'année
• nombre total de jours d'existence de ces phénomènes
• nombres d'ouragans et parmi ceux ci d'ouragan intenses (classe 3)
• nombre global de jours d'existence d'ouragans et d'ouragans intenses
• potentiel destructeur cyclonique
• activité cyclonique globale

Tous les ans depuis 1984 le docteur Gray publie des prévisions annuelles d'existence d'ouragans sur le bassin Atlantique début décembre pour l'année suivante, résultats qui sont ensuite affinés en avril, puis juin et finalisés début aôut

En fait l'intérét opérationnel reste pour l'instant très limité puisqu'on ne peut prévoir les régions qui seront affectées par les cylones ni à quel moment
ils se formeront
De plus même si l'on sait que l'année sera peu active il se peut que l'un des rares cyclones formés cette année-là passe sur votre territoire
A vous d'en juger l'intérêt.....