COSMO-Système de prévisions

Les systèmes de prévisions calculent l'état futur de l'atmosphère. MétéoSuisse utilise le modèle numérique de prévisions météorologiques COSMO pour générer des produits de prévisions locales et régionales sur l'arc alpin, à la topographie complexe, et dans toute la Suisse. Ce modèle aide par ailleurs les météorologistes à établir des avis de tempêtes ou des alertes d'inondations.

Des modèles informatiques complexes permettent de simuler les variations du temps. MétéoSuisse utilise pour cela le modèle numérique de prévisions météorologiques COSMO, qui dresse plusieurs fois à jour des prévisions météorologiques à haute résolution pour l'Europe et plus particulièrement sur l'arc alpin. Le développement de COSMO, acronyme de Consortium for Small-Scale Modelling (Consortium pour la modélisation à petite échelle), se poursuit en étroite collaboration internationale.

COSMO: un modèle numérique de prévisions météorologiques

Un modèle numérique de prévisions météorologiques décrit des processus se déroulant dans l'atmosphère et sur la surface terrestre. Il se fonde sur les lois physiques comme la conservation de l'énergie, les transitions de phases et les processus de rayonnement. La transmission des conditions initiales et des conditions de marge adéquates permet d'identifier, par une méthode mathématique, l'état futur de l'atmosphère. Ces calculs décrivent une grande variété de processus atmosphériques sur différentes échelles spatiotemporelles (p. ex. évolution d'une dépression, chutes de neige, föhn, convention). Les calculs sont faits sur une grille tridimensionnelle, où l'espacement vertical entre deux points de grille est réduit aux niveaux bas afin de fournir une description plus fine des phénomènes au sol.

Les modèles COSMO

Les modèles météorologiques numériques, qui couvrent toute la planète, sont trop imprécis pour établir des prévisions régionales, voire locales. Les prévisions météorologiques pour la Suisse et sa topographie complexe s'appuient sur des modèles à petite échelle. MétéoSuisse exploite par conséquent des modèles de résolution différente pour des buts différents. La résolution dénommes les écarts variés des points de grille pour lesquels on calcule les paramètres météo.

  • COSMO-1: modèle pour la courte échéance pour le jour actuel et le lendemain. Le maillage des points de grille est de 1.1 km.
  • COSMO-E: ce modèle fournit une prévision probabiliste ainsi qu’un probabilité d’occurrence pour certains évènements jusqu’à 5 jours. Le maillage des points de grille est de 2.2 km
  • COSMO-7 : le maillage des points de grille est ici de 6.6 kilomètres. Les produits COSMO-7 sont établis jusqu'à trois jours à l'avance et couvrent l'Europe centrale et l'Europe de l'Ouest.

Le Centre européen de prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT) fournit, lui, des prévisions globales, utilisées pour les valeurs de bord pour les modèles COSMO régionaux.

Calcul des modèles COSMO au CSCS

Tous les calculs sont réalisés au Centre national suisse de calcul scientifique (CSCS) à Lugane sur un ordinateur Cray massivement parallèle. Les prévisions à 33 heures de COSMO-1 sont calculées huit fois par jour, toutes les trois heures. Elles démarrent à partir de 00 h 45 TUC. Les prévisions à 120 heures de COSMO-E sont calculées deux fois par jour, à 00 h 45 et à 12 h 45 TUC.

En outre, la dernière analyse est calculée avec COSMO toutes les trois heures au cours d'un cycle d'assimilation. Elles livrent l'état initial des prévisions. Elle est calculée a posteriori en utilisant toutes les observations au sol et surtout dans l'atmosphère libre afin de décrire le mieux possible l'état actuel de l'atmosphère. Les données radars, qui sont d'une grande valeur pour les prévisions à court terme («nowcasting»), alimentent également COSMO-1.

Nowcasting

Le service de prévision immédiate (nowcasting) de MétéoSuisse fournit des prévisions d'une haute résolution spatiale et temporelle sur l'évolution...

Traitement de plus de 35 000 informations en 24 heures

On obtient les valeurs initiales et de marge adéquates pour démarrer une prévision en combinant les données d'observation, les précédentes simulations et les informations climatologiques. On appelle assimilation l'intégration de ces données dans la modélisation actuelle. Le cycle d'assimilation de COSMO-7 traite chaque jour les données d’environ

  • 100 radiosondages;
  • 3'500 observations aériennes;
  • 31'000 observations de surface et
  • 700 mesures de mesures de vent (wind profilers).

COSMO-1 traite en outre chaque jour 7'000 images issues de mesures radar afin de mieux représenter les processus de formation d'orages.

Plus de 4 mille billions d'opérations arithmétiques pour une prévision

La prévision, au moyen de modèles numériques, de prévisions météorologiques requiert des exigences élevées en termes de performances de calcul. 4 mille billions d'opérations arithmétiques sont généralement nécessaires pour une prévision de 24 heures émise par COSMO-2. Ces opérations doivent être traitées en 24 minutes. Enfin, l'évolution continue, ces 50 dernières années, de super calculateurs plus rapides fait aussi partie des facteurs facilitant une précision croissante des simulations météo numériques.

L'avantage d'une résolution élevée est perceptible en terrain complexe, comme l'illustre l'exemple de simulation du vent ci-dessous.

Succès de la coopération internationale

Pour une précision accrue des futures prévisions météorologiques, MétéoSuisse continue à œuvrer à la conception du modèle de prévision numérique COSMO en coopération avec des partenaires internationaux. Les services nationaux d'Allemagne, de Grèce, d'Italie, de Pologne, de Roumanie, de Russie et de Suisse développent une coopération étroite dans le cadre du Consortium for Small-Scale Modelling. Ce consortium a été créé en octobre 1998 dans le but de préserver et d'améliorer un modèle atmosphérique régional non hydrostatique. Le modèle est opérationnel et utilisé à des fins de recherche.

COSMO

MétéoSuisse collabore au sein du Consortium pour la modélisation à petite échelle (COSMO) avec d'autres services nationaux de météorologie en Europe.

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