Modèles météo et instrumentation (pour TPE)

[Clément05]

Bonjour,

Oui je sais encore un topic pour un TPE ...

Bon, notre sujet concerne les supercellules et une partie de notre dossier est consacrée à l'instrumentation créée pour prévoir, analyser et classer ces monstres. Nous parlons donc modèles et radar Doppler et nous avons quelques petites questions :

- Comment peuvent être générés des modèles?

- Comment sont élaborés les modèles (comment peut-on savoir qu'à tel endroit il y aura 2500J/kg de CAPE p.ex.)?

- Parfois pour les modèles, on voit des suites et des suites de chiffres à rallonge. Que représentent-ils?

- Pouvez-vous m'aider à comprendre la formule d'intensité des précipitations (je ne pense pas trop l'évoquer dans le dossier en lui-même mais elle peut faire l'objet de questions du jury) :

"""

Où :

• P_t et P_r = Puissance transmise et reçue (watts)
• G = gain de l'antenne émettrice/réceptrice (dBi)
• λ = longueur d'onde du radar (mètres)
• θ = la largeur angulaire du faisceau radar (degrés)
• c = la vitesse de la lumière dans l'air (mètres par seconde)
• η = est la réflectivité des cibles par unité de volume (dBz/m³)
• R = distance cible-radar émetteur (mètres)"""

(Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Radar_m%C3%A9t%C3%A9orologique )

Une autre question : comment peut-on savoir à un instant T qu'il y a telle énergie à un endroit précis (quels paramètres permettent de déterminer l'énergie? Quels instruments utiliser pour le savoir?)

Merci d'avance pour votre aide .

[Fred59_]

Concernant les modèles, tu trouveras pas mal d'infos dans ce très bon livre: http://forums.infoclimat.fr/topic/82868-concepts-et-methodes-pour-le-meteorologiste/#entry2200350

Tu trouveras des infos sur les radars aux pages 234 et suivantes, et sur les modèles à partir de la page 268.

Concernant la formule que tu cites pour l'exploitation des données radar, quel est ton problème exactement ?

La formule que tu cites permet de relier la puissance reçue par le radar à la puissance émise, en fonction de la réflectivité des cibles sur le chemin du faisceau radar (et donc en fonction des précipitations rencontrées). Après, les autres facteurs sont des caractéristiques de l'antenne.

Par contre, cette formule seule ne suffit pas. Il faut aussi connaître la distance à laquelle l'impulsion a été réfléchie (par la cible, autrement dit des précips), et ça, ça dépend du temps qui s'écoule entre l'émission de l'impulsion (par le radar), et la réception de l'onde électromagnétique réfléchie (par la cible).

Ces infos sont parfaitement connues, par contre ensuite il faut "transformer" l'information de réflectivité en une info sur l'intensité des précipitations. Et là on utilise des formules plus "empiriques" telles que la relation de Marshall-Palmer.

Si tu veux parler des radars à effet Doppler, c'est un peu différent encore, on exploite l'info du décalage en fréquence entre le signal émis et le signal reçu (en pratique, la différence de phase à ces fréquences), pour avoir une info sur la vitesse de la cible dans l'axe du faisceau d'ondes électromagnétiques.

Concernant "l'énergie", c'est vague. Dans le cas de la CAPE par exemple, il s'agit grosso-modo d'une intégrale sur un profil de température le long d'une verticale. On peut l'estimer par radiosondage (ballons-sondes), ou bien à partir des données calculées par un modèle.

[Vortex33]

Salut à toi pote de TPE /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

Pour les modèles, y a une équation qui existe mais que je ne connais pas car imagine toi que si on l'écrivais sur un papier, le papier devrai faire 23

m de long !!

Après, pour tes autres question je ne saurais t'aider /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

Bonne chance pour ton TPE /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Tsab-57]

C'est un sujet intéressant mais qui demande à se creuser un peu la tête sur le plan Maths-Physique si vous souhaitez expliquer comment sont élaborés les modèles d'un point de vue précis /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

Ce qui est pas mal à développer à mon avis, c'est le radar Doppler, qui est au programme de TS et dont le jury aura surement des questions .

Après, un modèle ( une définition précise serait pas mal d'ailleurs ) utilise beaucoup d'équations mathématiques d'oû les superordinateurs. Tu as les équations d'Euler pour l'atmosphère et de la mécanique fluide, thermodynamique, mouvements ...

En plus du lien de Fred59 très complet, tu peux aller faire un tour sur ce site ( Newton et quantité de mvt au programme de TS, tu pourrais développer sur ça par exemple ) :

http://www.meteosudest.org/Christophe/modele/modele.htm

- Parfois pour les modèles, on voit des suites et des suites de chiffres à rallonge. Que représentent-ils?

Je ne suis pas certain de ce que j'avance mais peut-être veux-tu parler des séries de Fourier, conditions de Dirichlet et Neumann . Pour le coup, ça me semble trop complexe pour un TPE ( je suis passé par là aussi /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20"> )

[ludo47]

Salut, déjà tu pourrais dire que le modèle à maille fine de Météo France, s'appelle AROME, il a une résolution de 1,3 km et à une échéance de 42h ( seulement 36h pour les sites météo comme Infoclimat pour l'instant). AROME veut dire Application de la Recherche Opérationnelle à Méso-Echelle. Il assimile 100 000 données d'observations par réseau ( ou run, pour AROME il y en a 5 :00h UTC, 03h UTC, 06h UTC, 12 h UTC et 18h UTC). Le modèle ARPEGE de Météo France à un résolution de 8 km sur la France et de 50 km sur le globe. Je crois qu'il assimile 21,5 millions d'observations par réseau ( ou run, pour ARPEGE il y en a 4 : 00h UTC, 06h UTC, 12h UTC en 18h UTC). ARPEGE veut dire Action de Recherche à Petite Echelle et à Grande Echelle.

Pour les 2 modèles :

Il faut savoir que les modèles météo utilisent beaucoup d'observations satellitaire : 80% des données insérées dans les modèles français proviennent des satellite météo. Sur ses 80%, 50% proviennent du sondeur IASI embarqué sur les satellite défilant tel que METOP.

Que deviennent ces observations?

Elles partent dans les supercalculateurs, le screening sélectionne une partie des observations et en rejette certaine.

Le screening :

Screening veut dire sélectionner en anglais.

Le sreening est un processus qui trie les observations, il élimine les observations en trop.

Par exemple, le modèle ARPEGE aura plus d'observations assimilées que dans AROME car il couvre la totalité du globe. Cependant, il aura moins d'observations au km² car il a une maille plus grosse.

Pour ARPEGE :

Dans le modèles ARPEGE, les observations satellite représentent 80% du nombre d'observation total utilisées. Dans ces 80%, 50% des observations proviennent du Sondeur IASI. Les 2 principaux instruments utilisé par les satellite pour les observations sont HIRS et AMSU-A.

Pour AROME :

En plus d'intégrer les données d'ARPEGe, il integre aussi les observations radar et les observations GPS.

Les observations conventionnelles :

En plus d'intégrer les observations satellites, les observations réalisées par le réseau de mesure, les radiosondage, avions, bouées, bateaux,.. sont intégrées. 10% des observations intégrées viennent d'avion et 10% des observations viennent des autres moyens cité ci-dessus.

Conclusion : toutes les observations disponibles ne sont pas intégrées dans les modèles, seulement une partie.

Voila pour la première question " comment générer un modèle."

2ème question : "comment sont élaborer les modèles"

C'est très simple, tout d'abord les chercheurs remplissent des "algorithmes" qu'ils intègrent au modèles à la base. Par exemple, un algorithme va dire au modèle " si tu prévois un Cape de 2500J/KG, tu simule un cellule orageuse"

Après vient l'instant 0. L'analyse du modèle. Cette analyse intègre les données d'observations ( voir question ci-dessus) et les simules.

Pour prévoir une prévision à 1j d'échéance, le modèle va prendre les observations et va les intégrer dans les équations atmosphérique présentent dans le modèle. Pour avoir le temps sur 1j d'échéance, le modèle va résoudre ces équations et les modifier suivant des règles atmosphérique strictes qui ont été intégrées par les chercheurs lors de la création du modèle. Et on répète la démarche pour les échéances suivantes.

3ème question : " Parfois pour les modèles, on voit des suites et des suites de chiffres à rallonge. Que représentent-ils?"

Si j'ai bien compris ta question, tu demande à savoir à quoi servent ces chiffres qui sont présentées sous forme d'équation?

Voila la réponse, ces chiffres, sont les équations du temps résolues par le modèle pour la prévision aux échéances choisies.

Et pour la formule des précipitations, je ne sais pas.

Voila voila, j'espère que j'ai répondu à tes questions.

[Clément05]

Merci bien pour toutes vos réponses très complètes /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20"> !

[Clément05]

Bonjour,

Je reviens vers vous pour une nouvelle question : sur un modèle de Lightning Wizard (que j'utilise pour mon TPE, celui-ci : http://www.lightningwizard.com/maps/North_America/gfs_cape_usa0.png),que veut dire "500 hPa Height"? La hauteur à laquelle les 500 hPa sont atteints? Et que signifie l'unité qui y est associée (gpdam) ?

Merci d'avance pour votre aide /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

[DEOS-Chasertornado59]

Géopotentiel en altitude par grandeur de mesure en décamètre ce qui signifie que ton géopotentiel est atteint à 500 hPa soit 5500 mètres.

[Cotissois 31]

Bonjour,

- Pouvez-vous m'aider à comprendre la formule d'intensité des précipitations (je ne pense pas trop l'évoquer dans le dossier en lui-même mais elle peut faire l'objet de questions du jury) :"""

Pour compléter ce que dit Fred59, le météorologue est intéressé uniquement par la réflectivité, donc il faut résoudre cette équation en eta. Toutes les cartes ou coupes dites "radar" sont des reflectivités (en dbZ) et c'est l'outil numéro 1 de la surveillance convective en temps réel, à 5 minutes près.

La conversion en "millimètres" est surtout effectuée en post-événement, car il est conseillé d'attendre le retour des mesures pluviométriques au sol.

Comme le lien entre "réflectivité" et "intensité" n'est pas immédiat, utiliser les cartes "radar" demande beaucoup d'expérience, et sur la même région, avec le même réseau.

[Fred59_]

Géopotentiel en altitude par grandeur de mesure en décamètre ce qui signifie que ton géopotentiel est atteint à 500 hPa soit 5500 mètres.

Ça n'a pas de sens ce 5500 mètres que tu cites.

[Invité]

C'est exactement ça Clément /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> Il s'agit de l'altitude par rapport au niveau de la mer à laquelle les 500 hPa sont atteints. En fonction des conditions météorologiques, la hauteur géopotentielle varie.

"gpdam" signifie décamètre géopotentiel /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[bernardt60]

C'est toujours marrant de voir le niveau différent de compétences s'entrechoquer, et surtout que ce n'est pas ceux qui en ont le moins qui sont les plus humbles.