Extreme Forecast Index / Shift of Tails

[Chloroplaste]

 

Bonjour,

 

Malgré quelques recherches, je n'arrive pas bien à m'approprier les cartes de ce type

 

Comment doit-on les lire / les intérpréter ?

 

Je fais notamment référence à ce récent post

 

Merci pour votre aide.

[_sb]

Salut,

si tu es enregistré chez ECMWF (un compte gratuit suffit, pas besoin d'un compte pro) et que tu as quelques bases en anglais, ce module d'auto-formation (*) EFI & SOT jette les bases de ce produit et du concept sous-jacent :

https://learning.ecmwf.int/c/portal/learn-portlet/open_package?plid=11192526&oid=1861

 

Citation

Comment doit-on les lire / les intérpréter ?

 

EFI (Extreme Forecast Index) évalue à l'aune de la climatologie du lieu et du moment considérés le caractère extrême d'un évènement.

Les EFI sont toujours liés à l'ensemble, pas au déterministe.

Typiquement, -10°C à Brest ou au Pic du Midi un 1er février, bien que la valeur mesurée soit identique, n'exprime pas la même réalité sensible.

Dans le premier, ce serait un évènement exceptionnel, banal dans le second.

Autrement dit, dans le premier, l'EFI bondit sur des valeurs très élevés, dans le second, il ne réagirait pas.

L'EFI permet de qualifier l'évènement : au-dessus de 0.5, l'évènement est inhabituel dans la climatologie du lieu et à cette période de l'année. Au-dessus de 0.7, c'est très inhabituel, remarquable au-dessus de 0.8 et exceptionnel / historique pour des valeurs proches de 1. 1 (ou -1) sont les bornes du système.

Pourquoi des valeurs négatives ? Si on reprend l'exemple de Brest, -10°C apporterait un EFI négatif car anomalie froide (idem s'il s'agissait de +10°C de Tx un 15 juillet). À l'inverse, +20°C un 1er février ou +40°C un 15 juillet verrait un EFI positif, car l'anomalie est positive (chaude).

En creux, des valeurs proches de 0 (-0.5 à 0.5) indique un évènement climatologiquement habituel.

 

Pour mieux évaluer cet extrême, ECMWF met à disposition des quantiles sur la climatologie en regard de la carte d'EFI (clique sur le lien ci-après) :

https://apps.ecmwf.int/webapps/opencharts/permalinks/efi-wind-gust-87808

À gauche, l'EFI, à droite un quantile que j'ai choisi ici à 90 (Q90) : une fois sur 10 des valeurs plus élevées ont été observées dans la climatologie. Tu as ainsi cette valeur seuil sur la carte de droite (une fois sur dix des valeurs de 25-30 m/s au sud du Groenland et de l'Islande, 20-25 m/s dans le golfe du Lion pour un 3 octobre, par exemple).

En fonction de la valeur prise par l'EFI, tu peux choisir ton quantile (par exemple, un EFI proche de 1 (-1) demanderait de préférence un Q99 (Q01) puisque cet EFI correspond à un évènement exceptionnel, probablement de l'ordre d'une fois sur cent).

Il s'agit naturellement de la même climatologie utilisée par le modèle pour calculer l'EFI.

 

Cependant, l'EFI est limité.

En fonction du nombre de membre de l'ensemble atteignant des valeurs extrêmes et des valeurs elles-mêmes, l'EFI aura une certaine valeur.

Admettons que la Tnn absolue de Brest un 1er février soit de -10°C. Si tous les membres de l'ensemble prévoient des valeurs inférieures à -10°C, l'EFI serait de -1.

C'est-à-dire si tous les membres sont compris entre -10 et -12°C. Ou si tous les membres sont compris entre -15 et -20°C.

Tu vois donc la limite. On saurait que c'est extrême sans savoir dans quelles proportions.

C'est là qu'entre en considération les SOT (Shift Of Tails).

Cet indice exprime le potentiel au-delà du seuil climatologique. Plus ça valeur augmente, plus l'ensemble exacerbe le caractère extrême de l'évènement (l'écart entre les valeurs calculées par les membres et le seuil climatologique du modèle augmente fortement => potentiel du caractère extrême de l'évènement).

Sur les cartes d'ECMWF, le SOT est représenté par des lignes noires ou rouges.

 

 

(*): plus de 30 ou 50 modules sont actuellementaccessibles, ECMWF a réalisé beaucoup d'efforts de pédagogie et d'accessibilité ces derniers mois.

[Chloroplaste]

Merci, vraiment, d'avoir pris le temps d'écrire ces lignes.

[yayathe]

Précision: on parle bien de climatologie modèle pour les EFI, ie. "est-ce que le modèle à l'habitude de faire ceci". Le SOT, représente la magnitude de cet "inhabituel" dans le monde du modèle. Pour prendre un exemple criant, une chute de neige prévue en plein Sahara aura un EFI fort (car peu modélisé dans le climat modèle), mais avec un SOT probablement très faible (car on s'attend pas à des cumuls dépassant le cm en général).

[fran39]

Merci @_sb pour ces explications et de manière générale pour les efforts pédagogiques que tu déploies sur le forum. 

 

J'ai hésité longtemps à poster ce message car il risque de dévoiler d'affligeantes lacunes mathématiques. J'ai une question sur le SOT. J'ai déjà vu à plusieurs reprises des explications avec des courbes, y compris sur le site de ECMWF, des A, des B, des C... pour calculer ce SOT. À chaque fois je dois me gratter la tête pour me figurer ces concepts.J'ai compris la philosophie et l'intérêt de cette grandeur. Mais je chercherais un tableau simple sur ce que signifie quantitativement 

 

SOT > 0

SOT > 1, 2, ... 4 ... 8 (comme on peut voir sur le blizzard de demain vers Ukraine..en SOT neige cf. carte)

 

Ce que j'aimerais c'est des phrases du type :

 

SOT > 0 = 10 % des scenarii de l'ensemble dépassent le Q90 (ou Q99??) de la climatologie modèle 

 

[À corriger/rayer la mention inutile]

 

SOT > 1 = x % des scenarii dépassent le QcX... etc.

 

SOT > 2 = 

 

ces tables existent-elles ?

 

 

[Turquoise_ExNico41]

Bonjour,

J'ai été toujours curieux de savoir à quoi correspondait le SOT et comment il est calculé.

Peut-être que Gaetan Heymes pourrait apporter plus de précisions.

Il a publié d'ailleurs exactement la même carte que toi @fran39

 

[_sb]

Pour le calcul, j'avais rédigé ce post le mois dernier :

 

@fran39 Le SOT est toujours calculé sur les 10% les plus hauts (ou les plus bas, dans le cas de la température minimale par exemple) des membres de l'ensemble.

En d'autres termes, le SOT concerne toujours les membres de l'ensemble qui sont entre le Q90 et Q100, peu importe s'ils sont au-dessus ou en-dessous de l'extrême climatologique du modèle.

 

L'objet des SOT est de quantifier la sévérité d'une situation extrême.

On a un SOT à 0 lorsque le Q90 simulé équivaut au Q99 de la climatologie.

Plus le SOT s'élève, plus le risque extrême s'affirme SI le scénario haut (ou bas) simulé devenait réalité.

Il n'y a pas de tables telles que tu les définis, François.

 

Exemple fictif :

Le modèle calcule un Q50 pour la magnitude du vent de 60 km/h. Le Q90 est à 120 km/h.

Si le SOT reste à 0, alors si le scénario fort est choisi, le risque de rafales > à la climatologie du modèle est très faible selon le modèle.

Plus le SOT est haut, plus le risque de rafales hors climatologie devient grand en cas de choix de ce scénario.

 

Le SOT n'informe pas sur le risque entier de l'évènement en lui-même, il informe sur le scénario >= au Q90 modélisé (donc si c'est scénario là qui se concrétisait, quelle serait sa violence potentielle).

 

À l'inverse, l'EFI quantifie le risque entier de l'évènement.

Un EFI à 1 équivaut à une simulation à l'extrême de la climatologie mais ne fournit aucune indication sur sa sévérité. Dans ce cas, un SOT à 0 indiquerait que l'évènement, au pire, se situerait proche de l'extrême climatologique. Si le SOT est haut, cela indiquerait que les membres les plus violents exploseraient la valeur de cet extrême.

Modifié 25 novembre 2023 par _sb

[fran39]

Merci beaucoup @_sb d'avoir pris le temps pour ces nouvelles explications. Ça m'a permis de réaliser que je n'avais pas bien compris.