Le modèle du CEPMMT augmente sa résolution début 2006

[hailstone]

Voici un sujet pour ceux qui s'intéressent aux modèles eux-mêmes, à la prévision numérique, aux équations qu'on y trouve, etc.. mais attention cela pourrait être assez indigeste à comprendre pour les personnes n'ayant pas de bagage scientifique supérieur à Bac+2 (j'en suis désolé.. /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> ).

Le site du CEPMMT (ou ECMWF pour les intimes, basé à Reading au Royaume-Uni) mentionne une migration vers un système de prévision à haute résolution (plus précisément, sur http://www.ecmwf.int/products/changes/high...ution_2005.html).

Vers la fin janvier 2006 le modèle du CEPMMT adoptera effectivement une meilleure résolution spatiale et tournera de manière opérationnelle avec ces modifications. Cela restera transparent pour les utilisateurs que nous sommes (à part au niveau des résultats des prévisions, qui risquent de s'améliorer...).

Rappelons que le modèle du CEP est celui qui réalise les meilleurs scores en terme d'erreur du géopotentiel à 500hPa, à 200hPa ou de température à 850hPa, devançant (grosso modo dans l'ordre décroissant des scores) Arpège (MF), GFS (NCEP) et UKMO, GEM (CMC), DWD, JMA... (notons que cela n'empêche absolument pas que ponctuellement, sur certaines situations, des modèles moins bien "classés" simulent mieux le temps que le CEP par exemple..).

Des tests sont en cours actuellement pour permettre de valider ces nouvelles modifications dans le code du modèle du CEP et de résoudre les petites erreurs résultantes.

Voici pour résumer de quoi il s'agit :

Le modèle du CEP est un modèle global à géométrie "grille de Gauss" (non étirée) et utilise une technique numérique spectrale.

changements concernant le modèle déterministe :

en spectral, passage de T511 (actuel) à T799 (T511 équivaut à une maille de 39km, T799 à une maille de 25km environ)

en géométrie gaussienne : N256 => N400

en termes de degrés lat/lon, la maille passe de 0.5° à 0.25°

nombre de niveaux verticaux décrivant les variables atmosphériques : passage de 60 à 91 niveaux

=> En gros, la maille horizontale du modèle déterministe du CEP passera de 39km à 25km et la résolution verticale du modèle est multipliée par 1,5.

changements concernant la version ensembliste du modèle :

en spectral, passage de T255 à T399 (on passe à une maille de 50km environ)

en géométrie gaussienne : N128 => N200

(Remarque : la maille est deux fois moins serrée que pour le modèle déterministe)

en termes de dégrés lat/lon : 1.0 => 0.5

niveaux verticaux : 40 => 62

=> La maille horizontale du modèle ensembliste du CEP passera d'environ 78km à 50km et la description verticale de l'atmosphère ne se fera plus sur 40 niveaux mais sur 62.

Rappel

on distingue:

- le run déterministe "opérationnel" (qui sera bientôt en T799L91), unique, lancé à 00z et 12z chaque jour, pour une prévision à 10 jours d'échéance,

- les 50 runs "ensemblistes" (lancés prochainement en version T399L62, mais T255L40 jusqu'à ce jour, c'est-à-dire sur une grille moins fine, mais avec exactement les mêmes équations que le run déterministe), correspondant à des données de départ légèrement modifiées dans différentes "directions" de l'espace spectral.

- un "run de contrôle" (bientôt en T399L62) correspondant, si je comprends bien, aux mêmes données de départ que le run déterministe, sauf qu'on le fait tourner sur une grille de modèle moins fine.

Remarque:

TM, où M est un nombre impair (comme le 399 de T399) appelé "troncature du modèle", représente le nombre de nombres d'onde utilisés dans la décomposition en série de Fourier des variables du modèle. Plus cette troncature est grande, plus on arrive à expliquer des phénomènes de faible longueur d'onde L, i.e. de petite échelle.

La longueur d'onde L (qu'on peut assimiler au double de la maille utilisée) se calcule comme ceci :

L = (2.Pi.a)/M où a est le rayon de la Terre, ce qui peut s'écrire plus simplement L (en km) = 40000/M

(valeur approchée).

Par exemple, pour une troncature T799 (future version déterministe du modèle du CEPMMT), on décrit des phénomènes dont la longueur d'onde est d'environ L = 40000/800 = 50km (on se situe alors dans la méso-échelle, méso-bêta pour être précis). La maille correspondante est de 25km environ.

Voici, pour illuster, comment sont découpés les niveaux du modèle suivant la verticale (niveaux plus rapprochés près du sol et s'espaçant logarithmiquement quand on monte vers la stratosphère):

http://www.ecmwf.int/products/changes/L91_screen.png

Grâce à une description plus fine des phénomènes météorologiques, on peut donc espérer une amélioration des scores du modèle CEP (ou ECMWF), difficile de dire dans quelle mesure, mais l'écart pourrait se creuser avec les autres modèles... (en attendant que MF n'utilise le nouveau modèle AROME, avec une maille de 2,5km sur la France).

Inutile de dire que cette augmentation significative de résolution du modèle du CEP va nécessiter un accroissement conséquent de la puissance de calcul nécessaire à son exploitation opérationnelle

!

Pour info, le modèle ARPEGE (modèle global de Météo-France pour les prévisions d'échelle synoptique), dont la grille est étirée, contrairement au CEP, possède une troncature T859 sur la France (maille eq 23km) et T149 aux antipodes (133km), pour une moyenne sur le globe de T358.

Arpège a 41 niveaux verticaux, un pas de temps de calcul de 16mn (contre 15mn pour le CEP) et fait des prévisions :

- jusqu'à h+102 pour le run de 00z (J+4)

- jusqu'à h+72 pour les runs de 06z et 12z (J+3)

- jusqu'à h+60 pour le run de 18z.

dossier sur la prévision numérique sur le site de MF

ECMWF : European Centre for Medium-Range Weather Forecasts

CEPMMT : Centre Européen de Prévisions Météorologiques à Moyen Terme

ECMWF=CEPMMT

[Loon]

Trop ardu pour moi niveau math (ma formation universitaire n'est pas scientifique /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> ), mais info très intéressante : merci Hailstone !

Je pense que cela va en passionner certains...

[hailstone]

  Citation

Trop ardu pour moi niveau math (ma formation universitaire n'est pas scientifique /emoticons/sad@2x.png 2x" width="20" height="20"> ), mais info très intéressante : merci Hailstone !

Je pense que cela va en passionner certains...

ne vous en faites pas !

je ne suis pas un fou de maths non plus, de nombreux aspects de la prévision numérique restent encore obscurs pour moi (c'est compliqué quand même..). /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">/emoticons/sad@2x.png 2x" width="20" height="20">

le but de mon intervention est surtout d'informer du resserrement de la grille du modèle CEP, aussi bien sur l'horizontale que la verticale, ce qui pourra améliorer ses performances.

le reste, c'est pour faire plaisir aux matheux... /emoticons/sad@2x.png 2x" width="20" height="20">

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

[js13120]

http://www.emc.ncep.noaa.gov/gmb/STATS/htm...aphics/acz5.gif

Pour les stats pas certain que UKMO soit si bien placé que ça, je dirais que y a vraiment une lutte avec GFS, globalement c'est bien CEP le meilleur...

Mais la course à l'armement est loin d'être terminée, du côté américain les modèles vont eux aussi subir des changements, d'ailleurs certains sont en cours avec des mailles se réduisant et des résolutions accrues. Essais pas tjs très concluant mais qui ont déjà le mérite d'être montré de manière publique sur le net.

[hailstone]

pour info:

le lancement opérationnel de cette nouvelle version du modèle du CEP est prévu pour le Mercredi 1er février 2006.