Les défis de la prédiction météorologique

La météorologie, élément clé pour la navigation qu’il s’agisse d’une transatlantique retour ou d’une sortie journée, joue un rôle crucial dans le domaine du nautisme et de la plaisance. La capacité à prévoir les conditions météorologiques affecte non seulement la sécurité en mer, mais aussi le plaisir de naviguer.

Ces dernières années, la précision des prévisions météo est devenue un sujet brûlant pour la communauté nautique.

Explorons les défis actuels de la prédiction météorologique et l’impact des avancées technologiques.

Les défis de la prédiction météorologique aujourd’hui

La météorologie, en tant que science, repose sur des modèles prédictifs sophistiqués (algorithmes) pour anticiper le temps futur. Ces modèles, élaborés par des centres de recherche et des agences météorologiques internationales, se basent sur des principes fondamentaux de la physique et de la dynamique des fluides pour simuler le comportement de l’atmosphère. En intégrant des données réelles telles que la température, la pression, l’humidité… via des observations satellites, des stations au sol, des bouées océaniques et des avions, ils ajustent continuellement leurs simulations pour améliorer la précision des prévisions.

Pour faire simple, imaginons un puzzle géant représentant le climat de la Terre. Chaque pièce du puzzle montre un petit bout de notre atmosphère à un moment précis. Les météorologues utilisent la puissance de calculs des ordinateurs pour assembler ce puzzle et prévoir le temps qu’il fera en se basant notamment sur des données historiques.

Explorons quelques-uns des modèles les plus influents et leurs spécificités :

AROME est un modèle à haute résolution spécialisé dans les prévisions à très court terme, ou prévisions de « now-casting », sur des petites zones géographiques. Il est particulièrement efficace pour prédire des phénomènes météorologiques locaux comme les orages, les brouillards, ou les épisodes de forte pluie.
ARPEGE, développé par Météo-France, est un modèle de prévision météorologique de premier plan qui combine une haute résolution avec une couverture globale et locale. Il excelle dans la prévision précise des conditions météorologiques à court et moyen terme, offrant des insights cruciaux pour la planification quotidienne et les réponses d’urgence. Sa technologie avancée assure des prévisions météorologiques fiables et détaillées, adaptées aux besoins spécifiques des utilisateurs à travers le monde.
ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) est reconnu pour sa précision sur les prévisions à moyen terme, allant jusqu’à deux semaines. Il utilise un modèle intégré à l’échelle mondiale qui se distingue par sa haute résolution et sa capacité à incorporer des données issues d’observations satellitaires et terrestres. L’ECMWF bénéficie d’une réputation particulièrement solide pour ses prévisions saisonnières et ses analyses de tendances climatiques.
GFS (Global Forecast System), développé par le National Weather Service des États-Unis, est un modèle global couvrant prévisions atmosphériques, océaniques et terrestres. Mise à jour quatre fois par jour, cette approche globale permet d’offrir des prévisions allant jusqu’à 16 jours. Sa large utilisation par la communauté météorologique mondiale en fait un pilier de la prévision internationale, malgré une résolution parfois considérée comme inférieure à celle de l’ECMWF.
ICON, conçu par le Deutscher Wetterdienst allemand, révolutionne la prévision météo avec sa grille icosaédrique unique, assurant une couverture globale et une précision accrue. Ce modèle capte finement les processus atmosphériques, améliorant la fiabilité des prévisions. Sa structure avancée permet des prédictions météorologiques détaillées, essentielles pour la planification quotidienne et la gestion des urgences.
Spire représente une approche innovante de la collecte de données météorologiques, utilisant une constellation de plus de 100 mini-satellites pour surveiller l’atmosphère terrestre. Cette technologie permet d’améliorer la qualité des données disponibles pour les modèles prédictifs, en particulier dans les régions éloignées et mal desservies.
UKMO (UK Met Office). Le modèle du Met Office britannique est renommé pour sa précision, surtout dans les prévisions à court terme. Il combine des données de haute qualité issues d’un réseau dense de stations d’observation au Royaume-Uni avec des modélisations avancées pour fournir des prévisions locales et globales.

Tous ces modèles semblent particulièrement performants. Alors, pourquoi les prévisions sont de plus en plus souvent erronées ?

Défis actuels : l’impact du réchauffement climatique sur la prédiction météorologique

Le principal défi auquel ces modèles sont confrontés aujourd’hui découle du réchauffement climatique.

Les changements dans la composition de l’atmosphère, l’augmentation de la température globale et la modification des courants océaniques introduisent de nouvelles variables et exacerbent les phénomènes météorologiques extrêmes.

Nous en avons eu un très bon exemple en Corse en août 2022. L’évènement extrême qui a eu lieu a été causé par la fusion de plusieurs orages. Ce monstre a pris une forme archée que l’on appelle « bow echo » amenant dans son sillage des vents à plus de 220 km/h, des pluies torrentielles et des orages sévères. La formation d’un tel système est favorisée par des eaux de surface exceptionnellement chaudes, qui fournissent l’énergie nécessaire à l’intensification des tempêtes.
Keraunos

Ces facteurs rendent les prédictions de plus en plus complexes, car les modèles doivent maintenant tenir compte de tendances climatiques à long terme instables et imprévisibles.

Comme les épisodes climatiques ne sont plus ceux que l’on a connus, il est nécessaire d’intégrer des données en temps réel dans un système dynamique et parfois chaotique.

Bien que les avancées technologiques, comme l’intelligence artificielle et le machine learning, offrent de nouvelles voies pour améliorer les prédictions, le défi du réchauffement climatique demeure prépondérant.

Quels sont les principaux changements dont nous avons à faire ?

Changements dans la composition de l’atmosphère

Augmentation des gaz à effet de serre : La concentration accrue de CO2 et d’autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère modifie son comportement thermodynamique, influençant la circulation atmosphérique et les schémas de précipitations. Ces changements affectent la stabilité et la prévisibilité de l’atmosphère, rendant les modèles existants moins fiables sans ajustements constants.
Variabilité climatique accrue : L’augmentation de la température globale entraîne une variabilité climatique plus importante, avec des événements extrêmes plus fréquents et plus intenses. Cette variabilité met à l’épreuve la capacité des modèles à prédire des événements spécifiques, car les algorithmes doivent désormais tenir compte de phénomènes auparavant rares ou inédits.

Modification des courants océaniques

Impact sur la circulation atmosphérique : Les courants océaniques jouent un rôle crucial dans la régulation du climat mondial. Leur modification due au réchauffement des océans affecte la distribution de la chaleur et de l’humidité dans l’atmosphère, compliquant la prévision des conditions météorologiques, notamment les tempêtes et les précipitations.
Prédictions des phénomènes météorologiques extrêmes : La capacité à prédire avec précision les tempêtes, les canicules, et d’autres événements extrêmes est essentielle pour la préparation et la réponse aux catastrophes. Cependant, les changements dans les courants océaniques et atmosphériques rendent ces prédictions plus difficiles, avec des marges d’erreur plus grandes et des surprises potentielles.

Le phénomène El Niño

El Niño est un événement climatique naturel caractérisé par une augmentation anormale de la température de l’eau dans la partie centrale et orientale de l’océan Pacifique équatorial. Il influence significativement les schémas météorologiques et climatiques à travers le monde. Il peut entraîner des précipitations supérieures à la moyenne dans certaines régions du Sud des États-Unis, de l’Amérique du Sud et dans certaines parties de l’Europe, tandis que d’autres régions, comme l’Australie, l’Indonésie et certaines parties de l’Asie, peuvent connaître des conditions plus sèches et des risques accrus de sécheresse.

Le changement climatique pourrait influencer la fréquence, l’intensité et les impacts d’El Niño sur la biodiversité, les sociétés… et évidemment sur le climat mondial.

Face aux défis posés par le réchauffement climatique et l’évolution rapide de l’atmosphère terrestre, la communauté météorologique, incluant météorologues, scientifiques, chercheurs…, déploie un ensemble de réponses innovantes pour comprendre ces nouveaux phénomènes et améliorer la précision des modèles de prévision. Ces efforts se concentrent sur l’exploitation des technologies avancées, telles que l’intelligence artificielle (IA), les améliorations de la résolution des modèles, et l’exploration du potentiel de l’informatique quantique.

Défis techniques, Data et Intelligence artificielle

L’IA et le machine learning révolutionnent la manière dont les données météorologiques sont analysées et interprétées. Des projets tels que celui développé par Google Deepmind : GraphCast (Une IA mise au point par Google Deepmind parvient à dépasser les modèles actuels de prévision météorologique à moyen terme) utilise un supercalculateur pour identifier des motifs complexes dans d’énormes ensembles de données météorologiques, améliorant ainsi les prédictions de phénomènes tels que les précipitations, les tempêtes, et les canicules.

Précision accrue : En traitant des volumes massifs de données, l’IA permet d’augmenter la précision des prévisions en reconnaissant des schémas que les méthodes traditionnelles pourraient ne pas détecter.
Réduction du temps de calcul : L’IA peut également réduire significativement le temps nécessaire pour générer des prévisions, permettant des mises à jour plus fréquentes et opportunes.

Améliorations de la résolution des modèles

L’augmentation de la résolution des modèles météorologiques est une autre réponse clé aux défis actuels. Une résolution plus élevée (NDLR – Des morceaux de puzzle plus petits) signifie que les modèles peuvent mieux capturer les processus atmosphériques à petite échelle, ce qui est primordial pour prédire des événements météorologiques locaux extrêmes.

Modélisation détaillée : Une résolution plus fine permet de mieux simuler les interactions complexes entre l’atmosphère, les océans, et la surface terrestre, améliorant la capacité à prédire des phénomènes spécifiques à certaines régions.
Adaptation aux changements climatiques : Des modèles plus détaillés peuvent également mieux prendre en compte les effets du changement climatique sur la météorologie locale et régionale.

Potentiel de l’informatique quantique

L’informatique quantique représente une promesse future pour la météorologie, offrant le potentiel de traiter des calculs extrêmement complexes à une vitesse inégalée par les ordinateurs classiques.

Capacité de calcul colossale : Les ordinateurs quantiques pourraient analyser toutes les variables possibles d’un système climatique en parallèle, offrant une vue plus complète et instantanée des dynamiques atmosphériques.
Prévisions plus précises : En exploitant cette capacité, les scientifiques espèrent améliorer la précision des prévisions météorologiques, notamment pour les événements extrêmes et les prévisions à long terme.

Bien que les défis posés par le réchauffement climatique et la complexité des systèmes météorologiques soient considérables, les réponses apportées par la communauté scientifique, grâce aux avancées en IA, en résolution de modèles, et potentiellement en informatique quantique, ouvrent la voie à des améliorations importantes de la précision et de la fiabilité des prévisions météorologiques. Ces progrès permettront non seulement de mieux comprendre et prédire le climat de notre planète, mais aussi d’améliorer la préparation et la réponse aux événements météorologiques, contribuant ainsi à la sécurité et au bien-être des sociétés à travers le monde.

Quels logiciels utiliser avant de partir pour prendre la météo ?

Vous avez certainement vos propres logiciels, applications…

La liste est longue… Voici pour les plus connus :

Windfinder : Spécialisée dans les prévisions de vent, vagues et météo pour les sports de vent, le kitesurf, la voile et la pêche. Disponible comme application mobile et site web.
Windy : Propose des cartes interactives en temps réel montrant une variété de conditions météorologiques, avec des détails sur le vent, les vagues et plus, idéale pour la planification de navigation.
Navionics : Bien que principalement une application de cartographie et de navigation, Navionics offre également des informations météorologiques intégrées, utiles pour les marins planifiant un itinéraire.
SailGrib : Appli spécialisée pour les navigateurs offrant des données météo détaillées, des routages basés sur la météo, et la possibilité de télécharger des fichiers GRIB pour des prévisions hors ligne.

Et pour les moins connus :

Keraunos est l’Observatoire français des tornades et des orages violents, spécialisé dans l’étude et la prévision des phénomènes météorologiques extrêmes en France. Il offre des analyses, des prévisions détaillées et un suivi en temps réel des événements orageux et des tornades.
MyPredict : Il s’agit d’une plateforme de services météorologiques qui fournit des prévisions personnalisées et détaillées, spécialisée dans l’alerte précoce pour les événements météorologiques extrêmes, destinée à aider les professionnels et le grand public à anticiper et gérer les risques liés à la météo.
Meteoblue : Basée sur des données scientifiques, Meteoblue offre des prévisions météorologiques précises à l’échelle mondiale, avec des fonctionnalités uniques comme la modélisation météo à haute résolution pour des lieux spécifiques.
Weather Underground : Propose des prévisions hyperlocales grâce à un vaste réseau de stations météorologiques personnelles, permettant des mises à jour précises et en temps réel sur les conditions météorologiques.
Ventusky : Offre une visualisation impressionnante des conditions météorologiques en direct à travers le monde, avec des cartes interactives qui montrent le vent, la température, la pression, et plus.
Storm Radar : Une application spécialisée dans le suivi des tempêtes, offrant des cartes radar détaillées, des alertes de tempête et des prévisions horaires pour anticiper les conditions météorologiques sévères.
WOW (Weather Observations Website) : Un service collaboratif qui permet aux utilisateurs de partager et de consulter des observations météorologiques en temps réel, contribuant à une meilleure compréhension des conditions locales.
Lightning Maps : Un service dédié à la surveillance en temps réel des éclairs et des orages à travers le monde, idéal pour ceux qui cherchent à éviter ou à observer ces phénomènes.
Skywarn : Un programme volontaire de l’US National Weather Service qui forme des volontaires à reconnaître et à signaler les événements météorologiques dangereux pour aider à améliorer les alertes et les prévisions.

Pour aller plus loin, nous vous conseillons la lecture de l’article Météo : avec l’intelligence artificielle, la prévision entre-t-elle dans une nouvelle ère ? de Voiles et Voiliers.