Prévision des Vents en Rafales

[Damien49]

Pour ne pas polluer le sujet de la "prévision des coups de vents" j'ouvre ce sujet, afin d'avoir une discussion objective sur la méthode de calcul des vents en rafales.

J'ai repéré 3 méthodes. Y'en a peut être d'autres que je ne connais pas.

1. "Vents Moyen au sol" x 1.5 : me semble peu fiable

2. "Aller chercher les rafales aux champs de vent prévu à 925 hPa ou 875 hPa en fonction de l'instabilité de la masse d'air" (dixit dada et Run999h) : j'aimerais savoir dans ce cas sur quel critère concret et objectif on se base pour déterminer l'instabilité de la masse d'air et comment le calculer pour en déduire des vents en rafale, sinon cela me semble en effet subjectif comme méthode.

3. "utiliser le modèle WRF 0.1 des vents en rafale" dont le calcul a été discuté ici : /index.php?showtopic=26508&hl='>http://forums.infoclimat.fr/index.php?show...c=26508&hl= soit "Vents Moyen au sol" + ("Vents Moyen au sol" - "Vents PBL")

PBL = limite de basse couche dont vous trouverez une définition simple ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Couche_limite...t.C3.A9orologie

Bref, selon moi la méthode 3 est la plus fiable à condition bien sûr que le modèle GFS auparavant soit bon sur ces 48 dernières heures avant échéance.

[Cotissois 31]

Une méthode objective...?

On peut prendre le vent au sommet de la couche-limite si elle n'est pas trop stable. Pour çà tu étudies les coupes de theta. Plus le gradient est serré, plus l'air est stable.

Les algorithmes de rafale utilisent ce genre de critères plus le cisaillement.

Personnellement je regarde le vent entre 10m et 700 hPa. Je me base surtout sur le vent à 925 à la base (la couche limite atteint généralement ce niveau) sauf cas de front chaud pluvieux où il surestime. Ensuite globalement je monte à 850 en advection froide (après le front froid), 700 en cas de convection profonde.

Mais il faut surveiller les advections sèches qui tendent à précipiter de l'air des basses-couches dans la couche-limite.

Enfin, le relief conditionne : si le vent est forcé d'accélérer comme une vallée ou parallèlement aux côtes, ça tend à donner des rafales supérieures.

En cas de tempête explosive, il faut avoir en tête les zones les plus critiques suivant les modèles conceptuels. Quand vous avez une brutale advection d'air stratosphérique à fort tourbillon potentiel au-dessus d'un air très sec à 700 hPa avec 200 km/h à 500 hpa, et qu'on est en pleine advection froide, vous avez tendance à augmenter les rafales...

http://www.meteociel.fr/modeles_gfs/run/27-454.GIF?08-18

http://www.wetter24.de/meteo/gfs/France/20...18_rh700_27.png

http://www.wetter24.de/meteo/gfs/France/20..._wind500_27.png

http://www.wetter24.de/meteo/gfs/France/20..._thgt850_27.png

[Sebaas]

Tiens, bah j'ai la même question pour l'estimation des rafales sous orage: c'est quoi la "recette magique" pour appréhender au mieux la vitesse d'une rafale descendante sous un bon Cb ou à l'avant d'un arcus? Et à partir de quelle vitesse verticale (ou autres paramètres d'instabilité) peut-on envisager une chute de grêle?

[chris68]

Tiens, bah j'ai la même question pour l'estimation des rafales sous orage: c'est quoi la "recette magique" pour appréhender au mieux la vitesse d'une rafale descendante sous un bon Cb ou à l'avant d'un arcus?

Le gradient de TPE est un bon traceur pour le risque de micro rafales. Au delà de 12-13°C d'écart entre les valeurs en surface et celle à 500hPa, on peut considérer un risque de grosses rafales. Aux US, ils ont même développé un indice, celui de Wackimoto.

http://keraunos.forumpro.fr/au-sujet-des-p...kimoto-t681.htm

[Damien49]

Une méthode objective...?

On peut prendre le vent au sommet de la couche-limite si elle n'est pas trop stable. Pour çà tu étudies les coupes de theta. Plus le gradient est serré, plus l'air est stable.

Les algorithmes de rafale utilisent ce genre de critères plus le cisaillement.

Personnellement je regarde le vent entre 10m et 700 hPa. Je me base surtout sur le vent à 925 à la base (la couche limite atteint généralement ce niveau) sauf cas de front chaud pluvieux où il surestime. Ensuite globalement je monte à 850 en advection froide (après le front froid), 700 en cas de convection profonde.

Mais il faut surveiller les advections sèches qui tendent à précipiter de l'air des basses-couches dans la couche-limite.

Enfin, le relief conditionne : si le vent est forcé d'accélérer comme une vallée ou parallèlement aux côtes, ça tend à donner des rafales supérieures.

En cas de tempête explosive, il faut avoir en tête les zones les plus critiques suivant les modèles conceptuels. Quand vous avez une brutale advection d'air stratosphérique à fort tourbillon potentiel au-dessus d'un air très sec à 700 hPa avec 200 km/h à 500 hpa, et qu'on est en pleine advection froide, vous avez tendance à augmenter les rafales...

http://www.meteociel.fr/modeles_gfs/run/27-454.GIF?08-18

http://www.wetter24.de/meteo/gfs/France/20...18_rh700_27.png

http://www.wetter24.de/meteo/gfs/France/20..._wind500_27.png

http://www.wetter24.de/meteo/gfs/France/20..._thgt850_27.png

Ce qui me gêne dans cette méthode c'est que ça reste du "à peu près" en jonglant avec les différents niveaux en fonction de l'interprétation qu'on se fait de la zone à étudier. C'est le commentaire que j'avais déjà fait. J'ai du mal à cerner la fiabilité de cette méthode et j'ai l'impression qu'on trouverait des résultats différents en fonction des personnes qui jugeraient les zones, même en utilisant tous cette même méthode. C'est ce que j'appelle donc une méthode subjective. Non ?

En même temps, s'il existe des algorithmes de calcul utilisant cette méthode, c'est que c'est pas si subjectif que je le croyais. /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> Des liens vers des projections numériques utilisant la méthode 2 ?

[houyo]

Salut,

En dehors des champs rafales, on opère de façon assez empirique avec deux traceurs de rafales qui sont en général les vents à 250 mètres et 500 mètres.

250 m au sein d’une masse d’air stable et 500 m sous une masse d’air instable.

Alors évidemment, faut pas prendre ça au pied de la lettre, ça demande parfois à être ajuster mais c'est avec les valeurs de vents trouvées à ses deux niveaux qu'on peut en déduire les rafales au sol.

Je sens que ce bidouillage (qui trouve sans doute son origine chez les vieux briscards de la météo) ne va pas faire plaisir à Damien /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">.

D'autre part, dans le cas d’une situation instable (et donc pour le bon gros CB de Sebaas /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">) , on peut aussi aller chercher sur un radiosondage le vent au niveau où l’air est le plus sec, ça permet d’avoir une idée des rafales possibles et là on peut être amené à monter bien plus haut que 925 hpa.

A plus.

[Meteo-Normandie]

Le fait que le scénario se soit passé "exactement" comme prévu par GFS permet d'etablir pour ma region dans une situation comme hier:

Rafale par SO = ( V10m+V925Hpa)/2 + 10% => Hier soir on était loin des 110 du v925Hpa et plus proche du 90 si on applique ce calcul, car vent moyen faible.

Rafale par NO = ( V10m+V925Hpa)/2 + 20% => Donne des valeurs proches du V925Hpa si on regarde de plus près, et ce matin vers 06H en effet ont etait proche du 925Hpa.

Ces calculs sont vrais en partant du principe que GFS a très bien prévu les vents et uniquement pour ma region j'imagine.

En appliquant strictement la moyenne de V10m+V925Hpa j'étais en dessous. Si j'avais appliqué strictement le 925Hpa j'explosais les compteurs hier soir (comme certain ont surestimé en ayant vu uniquement le 925Hpa sur le 56/44).

En appliquant le V10m*1,5 j'aurais peut-etre sous-estimé un peu moins, mais je n'aime pas ce style de calcul qui ne tient pas compte du tout du V925Hpa.

Ce calcul n'est pas bon dans le cas d'orage, prendre comme le dit houyo la valeur de la rafale max à 500m si on prevoit une forte instabilité peut-etre la solution

[Damien49]

On peut en tout cas constater que le modèle WRF avait parfaitement prévu les rafales de vents en utilisant la méthode 3 à la fois pour Klaus et Quinten, contrairement à ceux prévoyant des 160 à 170 pour Quinten en utilisant la 2nde méthode. Ma conviction s'en trouve donc renforcé.

[Meteo-Normandie]

Oui le WRF basé sur le 12z avait bien vu les rafales, le WRF 6z pourrait permettre un doute mais c'etait le modele qui etait en cause, pas l'algorithme.

Par contre je ne comprends pas

"Vents Moyen au sol" + ("Vents Moyen au sol" - "Vents PBL")

La partie en gras ca ne donne pas du negatif?

[Damien49]

J'ai un peu simplifié pour "vent PBL". La formule exacte est un peu incompréhensible pour moi /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20"> : DELWIND*(1.0-AMIN1(0.5,ZPBL(I,J)/2000.)

ZPBL je pense que c'est l'altitude du géopotentiel de la couche limite. Pour le reste heu...

[Meteo-Normandie]

Voilà la fonction complete

http://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/codes/nwp...st.fd/CALGUST.f

Si quelqu'un qui s'y connait en Fortran passe par là /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Sylvain]

Bah c'est pas compliqué en fait, mais le plus ennuyeux c'est qu'on se sait pas d'où vient la formule.

SFCWIND : Vent à 10m

WIND : Vent au niveau du PBL.

GUST = SFCWIND + coefficient * (WIND - SRFWIND)

et le fameux coefficient c'est :

coefficient = (1.0-AMIN1(0.5,ZPBL(I,J)/2000))

AMIN1 prend le minimum entre 0.5 et le géopotentiel du PBL divisé par 2000.

Donc on voit que le coefficient est au maximum égal à 0.5, et il dimimue quand le PBL augmente au dessus de 1000m.

Donc si l'altitude du PBL < 1000m : on a rafale = SFCWIND + 0.5 * (WIND - SRFWIND)

si altitude PBL > 1000m : on a rafale = SFCWIND + (2000 - altitude) / 2000 * (WIND - SRFWIND)

Je pense que l'altitude du PBL ne doit jamais être supérieur à 2000m /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Damien49]

Super merci Sylvain /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

Donc si je prend 50km/h de vent moyen au sol et 100km/h de vent au PBL situé à 1500m cela donne

50+(2000-1500)/2000*(100-50)= 62.5km/h

Et si je prend le PBL en dessous de 1000m cela donne

50+0.5*(100-50)= 75km/h

La formule est en fait assez simple tout compte fait. Reste en effet à savoir d'où elle vient.

[Meteo-Normandie]

Super Sylvain

Donc avec ca:

268:14794487:d=2009021012:HPBL:surface:111 hour fcst:

on aurait le HPBL en m (je tiens ca d'un ancien idx 272:35619768:d=2007012900:HPBL Planetary boundary layer height [m]:surface:123 hour fcst)

Apres on recupere le vent à cette hauteur mais il nous l'a donné en m => Avec le HGT on peut savoir à peu près à quelle pression ca correspond, puis on recupere le vent à cette hauteur? Si on veut etre plus précis on peut commencer à faire des proportionnelles

[Cotissois 31]

Merci à houyo de laisser la méthode plus MF. Il est clair que prendre les vents à 925ha ou 850hPa pile c'est avant tout pratique car ce sont des champs souvent disponibles sur de nombreux modèles. Mais au niveau performance, peut-être que prendre 250 et 500m c'est plus réaliste. Sachant que le problème reste le même : il faut évaluer l'instabilité.

Sur ce cas là, je ne vous cache pas, après coup, que le raisonnement ça marche moyen. Par exemple, mon explication du jet et des rafales explosives ça existe mais dans des conditions qui sont loin d'être généralisables.

Par contre le rôle de l'advection froide est assez net.

advection à 20h http://www2.wetter3.de/Archiv/GFS/2009020918_9.gif

advection à 0h http://www2.wetter3.de/Archiv/GFS/2009021000_9.gif

Sur les Charentes, on explique bien les subites fortes rafales en OSO, alors que le vent était fort en basses-couches depuis longtemps.

[Thomas_35]

Le fait que le scénario se soit passé "exactement" comme prévu par GFS permet d'etablir pour ma region dans une situation comme hier:

Rafale par SO = ( V10m+V925Hpa)/2 + 10% => Hier soir on était loin des 110 du v925Hpa et plus proche du 90 si on applique ce calcul, car vent moyen faible.

Rafale par NO = ( V10m+V925Hpa)/2 + 20% => Donne des valeurs proches du V925Hpa si on regarde de plus près, et ce matin vers 06H en effet ont etait proche du 925Hpa.

Oui je trouve que c'est une bonne estimation des rafales, mais je pense que dans ta formule de base, il faudrait préciser que c'est 10 ou 20 % de plus de ce qu'on à trouvé entre parenthèses.

Du coup,

Soit y le résultat "premier" obtenu.

y = ( V10m+V925Hpa)/2

Soit rafale par SO le résultat final obtenu.

Rafale par SO= y +10 % X y

Prenons par exemple, un relevé par vent moyen le 9-02-2009 en soirée à Rennes:

---

y= ( V10m+V925Hpa)/2

y= (55 + 110)/2

y= 82.5

---

Rafale par SO= y +10 % X y

Rafale par SO= 82.5 + 10% X 82.5

Rafale par SO= 82.5 + 8.2

Rafale par SO= 90.7 km/h

Sachant que les modèles ont un peu vu la zone de vent fort trop au nord, on obtient un très bon résultat !

[pinthotal]

Dans les modèles les plus fins comme Méso-NH ou Arome, la formulation qui donne la meilleure estimation des rafales est

RAFALE_MAX=4*RACINE(TKE)

où TKE est l'énergie cinétique turbulente, qui est explicitement calculée par les équations de la théorie de la couche limite (c'est une des variables pronostiques de ces modèles).

Le coefficient 4 est empirique.

[Thomas_35]

Je simplifie un peu la formule de Sylvain, pour la rendre plus lisible:

1/ Quand l'altitude de la PBL est <1000m:

*FORME EN ANGLAIS:

Rafale= SFCWIND+0,5*(WIND-SFCWIND)

* FORME EN FRANCAIS:

Rafale=Vent moyen à 10m+0,5*(vent au niveau PBL-vent moyen à 10m)

* FORME SIMPLIFIEE:

Rafale=Vm+0,5*(VPBL-Vm)

2/ Quand l'altitude de la PBL est >1000m:

*FORME EN ANGLAIS:

Rafale= SFCWIND+(2000-altitude)/2000*(WIND-SFCWIND)

*FORME EN FRANCAIS:

Rafale=Vent moyen à 10m+(2000-altitude)/2000*(vent au niveau de la PBL-vent moyen)

* FORME SIMPLIFIEE:

Raf=Vm+(2000-Alt)/2000*(VPBL-Vm)

Merci à Sylvain, cette formule à l'air d'être très pratique pour calculer les rafales.

PS: Pour calculer le niveau d'altitude de la PBL, on peut aller voir une coupe verticale de la température potentielle sur le site www.wetter3.de puis aller choisir la coupe qui regroupe "Modellwetter, rel Feuchte. potentielle temp"

[Thomas_35]

RAFALE_MAX=4*RACINE(TKE)

où TKE est l'énergie cinétique turbulente, qui est explicitement calculée par les équations de la théorie de la couche limite (c'est une des variables pronostiques de ces modèles).

Comment faisons-nous pour calculer RACINE(TKE), existe-il une formule ou tout simplement une mesure à faire ?

[Météofun]

Comment faisons-nous pour calculer RACINE(TKE), existe-il une formule ou tout simplement une mesure à faire ?

Le calcul relativement compliqué. Il fait intervenir notamment les flux cinématique quantité de mouvement et de chaleur, qui eux-même dépendent notamment du profil vertical de vent et de température. C’est pas une affaire très simple.Par contre, de même que pour Méso-NH et Arome, je sais qu'en fonction des options de paramétrisation choisi WRF le calcul (et si l'option n'est pas choisi, le post-processeur le fait en tant que paramètre final et produit dérivé). Si Sylvain passe par là il pourra peut-être nous en dire plus sur les options qu’il a choisi pour la paramétrisation de WRF sur Météociel. Et même peut-être appliquer ce mode de calcul et comparer avec le mode rafale actuel ?

[mickaelchristoph]

Bonsoir à tous.

Je vais juste vous donner ma méthode pour prévoir les rafales de vent (cela marche pas trop mal sur la région parisienne). En fait tout dépend de la situation synoptique

1 - Sous un

front chaud

: vent à 100 mètres qui donne bien les rafales au sol (on a souvent tendance à surestimer le vent sous un front chaud, car il est généralement moins actif que le front froid).

2 - Sous un

front

froid

: vent à 250 mètres (plus dynamique donc il faut aller chercher un peu plus haut).

Sur la région parisienne, le vent à 500 mètre est souvent trop fort.

3 - En situation d'averses actives et d'orages (rafales d'orage)

: les rafales sont induites souvent par la subsidence d'air sec en moyenne troposphère. Plus cet air est sec à ce niveau, plus le courant de densité va être important. Soit on prend 2/3 de la valeur du vent à 700 hPa.

Ou alors, on utilise donc la méthode de Fawbush-Miller avec un radiosondage. Elle est applicable sur un sondage de (ou proche de) 12 UTC.

Direction: direction moyenne du vent dans la tranche 700-600 hPa.

Vitesse (rafales) :

Elle est proportionnelle à la différence de température entre le maximum de température prévu et la teta'w issue de l'intersection de la courbes des T'w du sondage avec l'isotherme 0°. La correspondance est:

Tx-teta'w (°C) Rafales (kts)

0--------------------- 10

2----------------------15

4----------------------20

6----------------------25

8----------------------30

10--------------------35

12--------------------40

14--------------------45

16--------------------50

18--------------------55

20--------------------60

A bientôt.

[Météofun]

Ou alors, on utilise donc la méthode de Fawbush-Miller avec un radiosondage. Elle est applicable sur un sondage de (ou proche de) 12 UTC.

Tiens merci je ne connaissais pas ça ! Et ça marche quelque que soit la saison (et donc la hauteur de l'iso 0°C) et le type de situ météo (traîne active, orage estival, ... ) ?