La prévision du temps

Il existe plusieurs techniques de prévision complémentaires. Ces techniques s'appuient sur des modèles numériques qui simulent le comportement de l'atmosphère. Elles requièrent l'expertise des prévisionnistes pour analyser les résultats des modèles et les traduire en termes compréhensibles par les utilisateurs.  

Pour les échéances allant de quelques heures à 3 ou 4 jours, on peut employer une technique appelée prévision « déterministe ». Elle repose sur l'utilisation de modèles numériques de prévision du temps, qui simulent le comportement de l'atmosphère en s'appuyant sur les équations de la physique et de la thermodynamique.
La première étape de la prévision déterministe consiste à établir à partir des observations une représentation cartographique du temps qu'il fait, c'est-à-dire un état initial de l'atmosphère. Le modèle calcule ensuite l'évolution des paramètres météorologiques (pression, température, vent) au fil du temps. En partant d'un état déterminé de l'atmosphère, le modèle élabore un seul scénario d'évolution de ces paramètres, c'est pourquoi on parle de prévision « déterministe ».
Les simulations sont ensuite analysées par un prévisionniste qui connaît les limites du modèle. Il ajuste, modifie et traduit les résultats en termes de temps « observable », comme la durée et l'intensité des précipitations, les températures minimales et maximales, l'apparition d'orages, de rafales de vent ou de brouillards.
Mais, cette approche déterministe ne permet pas d'évaluer les incertitudes qui pèsent sur l'unique scénario de prévisions retenu. Il est pourtant essentiel, pour les utilisateurs de prévisions météorologiques, d'avoir accès à ces informations. C'est ce que permet la prévision d'ensemble, qui fournit, en complément du scénario le plus probable, les incertitudes associées (degré de confiance, scénarios alternatifs,...).

Chaque étape de la prévision du temps comporte des incertitudes qui peuvent peser sur la qualité de la prévision finale. Les observations sont hétérogènes dans l'espace et dans le temps, les modèles ne sont que des représentations forcément imparfaites du comportement de l'atmosphère et l'atmosphère elle-même a un comportement chaotique : deux états initiaux très proches peuvent conduire à des situations très différentes au bout de quelques jours, voire quelques heures.

Les innovations dans le domaine de la mesure et les recherches sur les processus atmosphériques permettent de réduire petit à petit les deux premières sources d'incertitude. Mais la troisième est une réalité physique qui nous échappe, une propriété de l'atmosphère.

Au lieu de s'en tenir à une approche déterministe qui produit un unique scénario d'évolution pour chaque cartographie du temps qu'il fait, les prévisionnistes utilisent donc de plus en plus une méthode qui permet de tenir compte de ces incertitudes : la prévision d'ensemble (ou probabiliste). Elle consiste à réaliser des simulations à partir de plusieurs descriptions de l'état initial de l'atmosphère différentes. Ces dernières ne sont pas choisies au hasard : elles sont représentatives des incertitudes identifiées qui pèsent sur les mesures. La prévision d'ensemble fournit ainsi plusieurs scénarios d'évolution de l'atmosphère. Leur convergence ou leurs divergences renseignent les prévisionnistes sur la probabilité d'occurrence de chaque scénario : ils peuvent ainsi choisir le plus probable et quantifier l'incertitude qui pèse sur cette prévision.

Cette quantification de l'incertitude permet notamment aux prévisionnistes d'assortir leurs prévisions au-delà de 4 jours d'un indice de confiance. Ce chiffre de 1 à 5 est fourni sur le site internet de prévisions ainsi que dans les bulletins météorologiques métropolitains accessibles par téléphone. Plus le prévisionniste estime que la prévision est fiable, plus l'indice de confiance qu'il choisira sera élevé (1 : confiance très faible, 5 : confiance très élevée).
Des informations probabilistes sont également proposées pour les phénomènes de précipitations et de gel, sous forme de pourcentages de probabilité.

La prévision immédiate concerne le très court terme : de quelques minutes à quelques heures. Ces prévisions servent par exemple aux prévisionnistes à faire le suivi temporel et spatial fin des épisodes météorologiques dangereux, comme les épisodes méditerranéens, notamment lors de vigilance météorologique orange ou rouge. Dans le cadre de ses activités commerciales, Météo-France est aussi amené à surveiller le risque de pluie pendant des événements sportifs ou culturels : il s'agit alors de fournir des chronologies très précises des épisodes pluvieux pour les heures à venir. Les prévisions immédiates sont aussi utilisées dans d'autres domaines, comme l'aviation ou le transport routier.

L'élaboration de ces prévisions s'appuie sur l'utilisation des observations. En effet, le modèle numérique de prévision Arome assimile toutes les 6 heures les données issues des observations et fournit des prévisions jusqu'à 48 heures d'échéance. La méthode d'assimilation des données, suffisante pour assurer la qualité des prévisions au-delà de quelques heures, en limite la qualité pour les premières échéances. Pour prévoir le temps dans les heures qui viennent, les prévisionnistes combinent donc les informations délivrées par Arome avec des extrapolations des données d'observation, notamment des images radars et satellites.

Afin d'améliorer ses prévisions immédiates, Météo-France développe deux versions dédiées du modèle Arome : Arome PI, qui intègre les données d'observation toutes les heures et Arome Aéroport, dont la résolution atteint 500 m sur une zone de 100 km². Arome PI devrait entrer en exploitation opérationnelle fin 2015 ; il permettra une mise à jour toutes les heures des prévisions pour les heures à venir. Arome Aéroport est actuellement testé à titre expérimental pour la prévision des conditions météorologiques à maille très fine sur aéroport (turbulences créées dans le sillage des avions, cisaillements de vent,…).