Comment prévoit-on le temps ?

Que mesure-t-on ?

Les paramètres à observer sont nombreux. On mesure par exemple la force et la direction du vent, l’humidité de l’air, la pression atmosphérique, la température de l’air... Ces mesures, souvent automatisées, peuvent être complétées par des observateurs professionnels, sur place. Ils apportent certaines précisions comme la visibilité en cas de brouillard ou l’épaisseur du manteau neigeux.

Un vaste réseau de stations et de capteurs

Les phénomènes météorologiques se produisent dans une couche de l’atmosphère située du sol à environ 50 km de la surface de la Terre. Les observations sont effectuées en altitude comme au sol et en mer.
Météo-France dispose d’un vaste réseau d’observation. 39 radars, 20 satellites, 2 000 stations de surface, 15 sites fixes et 4 navires de radiosondage, 6 bouées ancrées en mer… Au total, plus de 30 millions de données sont ainsi exploitées chaque jour par Météo-France ! À toutes ces informations s’ajoutent celles fournies par d’autres services météorologiques dans le monde.

Un modèle numérique, qu’est-ce que c’est ?

C’est un programme informatique qui reproduit sur ordinateur un phénomène particulier : on parle de simulation numérique. Construction automobile, gestion de trafic… elle est utilisée dans des secteurs d’activité très variés. Elle permet par exemple d’analyser les mouvements de l’air autour d’une voiture afin d’optimiser la forme de sa carrosserie ; d’étudier un flux de voyageurs dans une gare avant un nouvel aménagement, etc.

Notre atmosphère modélisée en trois dimensions

Les modèles numériques de prévision des météorologues s’intéressent à des phénomènes beaucoup plus complexes, à l’échelle de la planète entière. Ils découpent l’atmosphère en une grille en trois dimensions aux « mailles » plus ou moins larges. Plus les mailles sont fines, plus le modèle est précis. Ces modèles sont alimentés avec les données météo collectées et les lois physiques connues des scientifiques. On sait par exemple que l’air froid est plus lourd que l’air chaud et qu’il a donc tendance à descendre. À l’inverse, l’air chaud remonte. On connaît également les conditions dans lesquelles un nuage se transforme en pluie ou en grêle. Autant de connaissances intégrées au modèle qui lui permettent de calculer l’évolution d’une situation de départ.

Une panoplie de modèles complémentaires…

Météo-France dispose de plusieurs modèles. Le modèle Arpège couvre l’ensemble de la planète, avec une précision plus importante sur l’Europe. Il permet de simuler et de prévoir des phénomènes atmosphériques de grande échelle comme les dépressions et les anticyclones. Il est utilisé pour les prévisions jusqu’à 4 jours. Plus précis, le modèle Arome se concentre sur la France hexagonale et les territoires ultra-marins. C’est lui qui permet d’affiner les prévisions à quelques heures, notamment pour les phénomènes météorologiques très localisés et potentiellement dangereux comme les orages.

…et des supercalculateurs toujours plus puissants

Faire fonctionner ces modèles sophistiqués nécessite des calculs, beaucoup de calculs. Pour cela, Météo-France a recours à des supercalculateurs dont la puissance a été multipliée par 10 millions en 30 ans. La dernière génération de ces mastodontes de câbles et d’acier a vu le jour en 2021. Baptisés Bélénos et Taranis, respectivement dieu du soleil et dieu du ciel et de l’orage dans la mythologie celtique gauloise, ils effectuent jusqu’à 21,48 millions de milliards d’opérations par seconde !

Deux méthodes de prévision

En matière de prévision, deux méthodes sont utilisées. La première est dite « déterministe ». Les données collectées constituent le point de départ (ou état initial) d’un scénario unique élaboré par le modèle, que le prévisionniste ajuste grâce à son expérience pour en tirer des informations concrètes : températures minimales et maximales, durée et intensité des pluies, apparition de rafales de vent… La limite de cette méthode, c’est qu’elle n’intègre pas la notion d’incertitude : à quel point sommes-nous sûrs que ce scénario va réellement se produire ?

Les prévisionnistes ont donc recours à une autre méthode : « la prévision d’ensemble ». L’idée est de réaliser non plus une seule mais plusieurs simulations, en partant d’états initiaux de l’atmosphère très légèrement différents qui traduisent les incertitudes sur ces états initiaux. En fonction de la situation météorologique, ces petites variations peuvent aboutir à des scénarios dissemblables dont la dispersion reflète alors les incertitudes de prévision. Au bout du compte, plus les scénarios obtenus sont proches, plus il est probable que le temps à venir y ressemble. C’est ce que traduit l’indice de confiance apparu ces dernières années sur nos bulletins météo.  

Des progrès constants

Grâce aux progrès réalisés à chaque étape, les prévisions gagnent sans cesse en fiabilité. Par exemple, en 2023, le taux de détection est de 99,4 %, c’est-à-dire que 99,4 % des départements ayant été affectés par des conséquences significatives ont été placés en Vigilance orange ou rouge.

On estime que l'on gagne environ un jour tous les 10 ans, c’est-à-dire que les prévisions à 5 jours d’aujourd’hui sont aussi fiables que les prévisions à 3 jours du début des années 2000. Aujourd’hui la prévision des températures maximales pour la journée du surlendemain est aussi bonne que celle que l’on faisait il y a dix ans pour la journée du lendemain.