Modèles numériques de prévision

[Saffir-Simpson]

Bien le bonjour à tous.

Dans le cadre d'un projet annuel de 1ère S comptant pour le bac, je suis en train de finaliser un exposé sur la météorologie. (oui, la météorologie en général, ce qui est très large) Conscient que j'aurais dû me spécialiser dans un des aspects de la météorologie, je me suis quand même lancé dans un développement structuré selon un plan que j'ai établit, donc l'un des axes porte sur les observations et prévisions. (une partie essentielle donc) Je me suis intéressé tout particulièrement aux modèles numériques ; on peut citer en France Arôme et Aladin sans oublier Arpège. J'ai développé dans cet axe le principe de fonctionnement des modèles numériques avec l'échéance et la résolution spatiale puis d'autres notions, mais malgré plusieurs recherches, je n'ai pas pu trouver d'exemples de calculs exécutés sur les supercalculateurs. C'est un peu dommage car on doit choisir deux matières concernées par notre projet. On a choisit sciences physiques donc je me suis dit que l'on pourrait trouver des formules et expliquer les propriétés utilisées. (un ou deux exemples suffiraient)

Merci par avance à ceux qui airaient plus d'infos à ce sujet.

Bonne journée.

[adri34]

Bonjour à toi.

Large sujet en effet, j'avais fait mon tpe sur l'oeil du cyclone !!

Les équations en météorologie sont extrêmement compliquées.

Ah la limite la loi des gaz parfait.

Loi de coriolis explication parce que la loi est compliquée.

Force centrifuge.

Vent geostrophique c'est pas trop compliqué. Explication aussi.

Le lycée reste avant tout un parcours démonstratif. On montre un panel de techniques sans vraiment rentrer dedans. Donc rentrer dans des formules c'est pas du niveau lycée pour ce type de phénomènes. L'expliquer et dire comment il varie en fonction des paramètres ça c'est du niveau lycée.

En espérant t'avoir aidé

[gaet34]

Salut,

Sans rentrer dans le détail, les équations qui ont été implémentées dans les super-calculateurs au début de l'ère de la prévision numérique du temps étaient les équations primitives atmosphériques. C'est un système d'équations qui comprend les lois du mouvement, l'équilibre hydrostatique et des principes de conservation (masse, énergie..) appliqué aux particules d'air atmosphérique.

L'article wikipedia à ce sujet est assez abordable

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quations_primitives_atmosph%C3%A9riques

Il faut être à l'aise avec les dérivées partielles..

Aujourd'hui de nombreux paramètres supplémentaires entrent en compte pour effectuer une prévision numérique du temps (notamment dans le terme de friction, mais aussi parce qu'il est incorrect d'utiliser une représentation purement sphérique) mais c'est d'un niveau un peu trop complexe pour une 1ere S (même pour tes profs )

Et sinon pour info, Aladin n'est plus utilisé en France métropolitaine. MF fait tourner Arpege et Arome sur les supercalculateurs à Toulouse.

[Fred59_]

Il peut être intéressant de parler des méthodes de discrétisation spatiale et temporelle, et aussi de la manière de résoudre les équations en jeu.

J'imagine que c'est un poil complexe encore en 1èreS de parler de résolutions d'équations aux dérivées partielles, mais tu peux peut-être évoquer les méthodes des différences finies (assez simple à comprendre graphiquement), et les méthodes spectrales (développements en séries de fonctions), ou plus généralement l'intérêt de l'analyse numérique pour résoudre le problème des prévisions météo.

Ça peut aboutir à une petite explication sur les problèmes que pose le passage d'un domaine continu (le monde réel!) à un domaine discret (les variables dans le modèle météo). Il y a matière à creuser, mais ça devient rapidement plutôt des maths que de la physique.

[Cotissois 31]

Pour répondre au niveau de adri :

Bonjour à toi.

Large sujet en effet, j'avais fait mon tpe sur l'oeil du cyclone !

Les équations en météorologie sont extrêmement compliquées.

Ah la limite la loi des gaz parfait.

Loi de coriolis explication parce que la loi est compliquée.

Force centrifuge.

Vent geostrophique c'est pas trop compliqué. Explication aussi.

La "loi de Coriolis" et le vent géostrophique c'est la même chose je pense dans ta vision...

La force centrifuge, oui, même s'il faudrait parler de "termes inertiels"

Loi des gaz parfait, oui.

Il manque une loi reliant l'accélération verticale au gradient vertical de pression et à la gravité.

Avec ces 4 règles, on a toute la "dynamique" donnant la composante principale du vent et des vitesses verticales.

Pour résoudre ces 4 règles sur une région entière, il y a plusieurs stratégies, ça dépend de chaque modèle, mais ça nécessite beaucoup de calcul d'ordinateur. Avec un supercalculateur, ça dure moins de 30 minutes pour 1 run ARPEGE.

Et évidemment, il faut ajouter le fonctionnement des nuages et des précipitations, le calcul radiatif du sol, des nuages... mais comme on fait avec des sous-modèles simplifiés (paramétrisations), ce n'est pas le plus difficile dans le processus entier.

Aujourd'hui, une part de plus en plus importante est accordée à la construction de l'état initial.

Le modèle numérique de prévision doit être absolument calé le mieux possible sur l'état initial. Le progrès des modèles vient en partie de là.

Les supercalculateurs servent autant à calculer le temps à venir que le meilleur "calage" sur la situation initiale.

[Saffir-Simpson]

Merci à vous pour vos explications. Je vois que ce n'est pas simple d'expliquer les relations utilisées dans les modèles de prévision numériques pour un projet de 1ère S. J'ai consulté quelques pages wiki et ça me paraît peu abordable ... Je vais rester sur ce que j'ai déjà réalisé, à savoir le rôle et le fonctionnement global de ces modèles numériques, que les calculs sont issus des nombreuses observations effectuées en amont, etc, sans entrer dans le détail.

Et sinon pour info, Aladin n'est plus utilisé en France métropolitaine. MF fait tourner Arpege et Arome sur les supercalculateurs à Toulouse.

J'avais en effet bien précisé dans mon développement qu'Aladin était essentiellement utilisé pour les régions, départements et territoires d'outre-mer avec en particulier Aladin-Réunion qui concerne la formation des cyclones dans l'océan Indien.

Peut-être serai-je amené plus tard dans mes études à réaliser un autre projet sur la météorologie, ce sera intéressant.

Merci à vous.

Edit : Je vais citer dans mon développement quelques lois que vous avez évoqués, tout en précisant qu'il est trop complexe encore d'en expliquer l'origine et le fonctionnement à notre niveau. Ça devrait satisfaire suffisamment nos chers correcteurs.

[adri34]

Voilà les citer les expliquer et donner leur action et à quoi elles servent dans la prévision. Il faut les rattacher au fil rouge ;-)