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La vérification des prévisions de MétéoSuisse

12 mars 2021, 8 Commentaire(s)

Dans une série de quatre articles, nous allons évoquer le système de vérification de nos prévisions. A quand remonte-t-il ? La vérification est-elle objective ? Quels sont les moyens techniques employés et bien d’autres questions que vous vous êtes certainement déjà posé...

Le centre de prévision de Zürich-Aéroport, MeteoSuisse
Le centre de prévision de Zürich-Aéroport, MeteoSuisse

Commençons par un rappel

Cela paraît banal, mais reste pourtant essentiel : lorsque l’on parle du temps qu’il va faire, autrement dit du temps possible dans le futur, il est important de se rappeler qu’il s’agit d’une prévision et non d’une certitude. Il y a donc une marge d’erreur qu’il faut toujours avoir à l’esprit. Mais au fait, quelle est cette marge d’erreur ? Comment l’estimer ? Comment vérifier la qualité des prévisions fournies par MétéoSuisse ? Est-ce que la qualité évolue au fil du temps ? Autant de questions que nous allons aborder dans ce blog et les trois qui suivront à ce sujet.

Dans ce premier blog, nous aborderons l’historique des mesures de la fiabilité des prévisions.

Un peu d'histoire sur les scores de prévision utilisés à MétéoSuisse

Depuis 1985 MétéoSuisse utilise un score global pour vérifier systématiquement la qualité des prévisions issues des trois centres régionaux de Locarno, Zurich-Kloten et Genève. Ces vérifications sont effectuées pour deux raisons principales. D’une part, cela permet à MétéoSuisse de fournir un suivi objectif de la qualité des prévisions et de le communiquer aux autorités et au grand public. D'autre part, en interne, cela nous permet d’améliorer continuellement le système de prévision en analysant ses faiblesses.

Avec le premier système appelé OPKO (Objektive Kontrolle des Textprognose), la vérification était effectuée à partir des bulletins de prévision. Ainsi, le vocabulaire à utiliser dans ces textes était normé de manière à correspondre à des quantités, comme par exemple des pourcentages pour la nébulosité ou l'ensoleillement ou des cumuls journaliers des précipitations. Par exemple, le terme « assez ensoleillé » correspondait à une prévision de 50 à 80% d'ensoleillement sur la période considérée et sur la région déterminée. On comparait ensuite cette prévision avec les relevés de mesures du réseau de stations automatiques de MétéoSuisse afin de garantir l’objectivité du contrôle. La méthode de vérification a été établie en 1984 [1] et permettait de vérifier la qualité des prévisions à court terme (premier jour de prévision) des paramètres tels que l’ensoleillement relatif, les températures minimum et maximum, les cumuls de précipitations et la force du vent. La Suisse était subdivisée en 14 régions climatologiques pour lesquelles un score était établi quotidiennement (voir figure 1). Une prévision parfaite obtenait 100 points, une prévision complètement ratée 0.

Par la suite, MétéoSuisse a modernisé son système de vérification afin de vérifier de manière quantitative les paramètres en utilisant de manière plus complète les mesures à disposition. Le score développé en 2013, COMFORT [2], permet de vérifier de manière quantitative les 5 paramètres sur 27 régions prédéfinies pour les 7 jours d’horizon de prévisions. Comme précédemment, les paramètres évalués sont : les températures minimum et maximum, la quantité de précipitations journalières, l’ensoleillement relatif et la force du vent.

Au-delà d'une valeur annuelle, le score COMFORT facilite l'analyse des prévisions de manière détaillée par échéance, par paramètre, par région, ou même par situation météorologique. Cela permet d'identifier précisément les faiblesses des prévisions et d'étudier les améliorations nécessaires. Côté mesures, on peut souligner l’utilisation des données combinées radar et pluviomètres pour les précipitations (système CombiPrecip). De plus, le score global est devenu un outil de gestion, car il est inclus dans les objectifs chiffrés que MétéoSuisse définit chaque année avec le Conseil fédéral (A noter que les objectifs sont augmentés tous les 2-3 ans pour refléter l’amélioration continue de la qualité des prévisions).

Affichage aggrandi: Fig.1: Évolution des régions utilisées pour la vérification : à gauche OPKO dès 1985 ; à droite COMFORT dès 2013. Les régions de vérifications sont passées de 14 à 27 augmentant ainsi la précision de la vérification mais aussi les exigences pour la prévision
Fig.1: Évolution des régions utilisées pour la vérification : à gauche OPKO dès 1985 ; à droite COMFORT dès 2013. Les régions de vérifications sont passées de 14 à 27 augmentant ainsi la précision de la vérification mais aussi les exigences pour la prévision.

Évolution des scores décrivant la qualité de la prévision depuis 1985

L’évolution du score global (c’est-à-dire calculé pour tous les paramètres) OPKO et COMFORT sont reportés sur le graphique ci-dessous. L’évolution de la qualité des prévisions est bien visible, malgré une variabilité interannuelle importante. Cette évolution reflète bien le bond en avant effectué depuis 35 ans dans la connaissance des processus atmosphériques et dans la modélisation numérique des prévisions météorologiques (que ce soit en terme de résolution des modèles ou d’approche ensembliste comme pour le modèle COSMO utilisé à MétéoSuisse).

Les progrès en terme de prévisions ne sont pas seulement le fait des avancées techniques, mais reflètent également l'expertise acquise au fil des ans par l'ensemble du personnel de MétéoSuisse, tant au niveau des prévisionnistes que des divisions responsables des instruments ou des développements des outils de prévisions à court terme, couplant observation et modèles

Affichage aggrandi: Fig.2: Scores annuels de OPKO (bleu) et COMFORT (rouge) depuis le début des vérifications systématiques. La cassure en 2010 correspond à la mise en place d’un nouveau score qui vise à évaluer de manière quantitative la valeur de 5 paramètres. Les valeurs de COMFORT entre 2010 et 2013 ont été recalculées rétrospectivement.
Fig.2: Scores annuels de OPKO (bleu) et COMFORT (rouge) depuis le début des vérifications systématiques. La cassure en 2010 correspond à la mise en place d’un nouveau score qui vise à évaluer de manière quantitative la valeur de 5 paramètres. Les valeurs de COMFORT entre 2010 et 2013 ont été recalculées rétrospectivement.
Affichage aggrandi: Fig. 3:  Evolution de la qualité des prévisions en % du géopotentiel à 500 hPa, environ 5500 m d’altitude, pour des échéances de 3 à 10 jours du modèle du centre européen de prévision à moyenne échéance (ECMWF) entre 1980 et 2020 (source : ECMWF).
Fig. 3: Evolution de la qualité des prévisions en % du géopotentiel à 500 hPa, environ 5500 m d’altitude, pour des échéances de 3 à 10 jours du modèle du centre européen de prévision à moyenne échéance (ECMWF) entre 1980 et 2020 (source : ECMWF).

Les progrès réalisés par les modèles numériques sont aussi visibles à une échelle globale. Le graphique 3 montre par exemple l’évolution de la qualité des prévisions numériques fournies par le modèle global du centre européen de prévision à moyenne échéance (ECMWF) depuis sa création jusqu’à ce jour. On y observe les prévisions à 3, 5, 7 et 10 jours pour les deux hémisphères. On remarque que la différence de qualité des modèles pour les deux hémisphères (zones colorées) s’est comblée autour des années 2000 grâce aux déploiements de nombreux satellites, qui permettent de recevoir l’information sur l’état initial de l’atmosphère aussi pour l’hémisphère sud où peu d’observations météorologiques classiques sont disponibles.

Ces dernières années, la qualité des prévisions s’est aussi améliorée, mais plus lentement. On observe que la qualité des prévisions varie quelque peu selon les saisons et les années. Les variations interannuelles sont peu visibles car il s’agit d’une moyenne sur l’ensemble de l’hémisphère concerné.

La précision d'un modèle de simulation météorologique dépend de la variable météorologique choisie. Les variables météorologiques comme la température de l'air, la pression de surface ou la hauteur géopotentiel à 500 hPa sont généralement calculées avec une précision élevée, alors que d'autres variables (par exemple les précipitations, les rafales de vent, etc.) ont une précision inférieure. Ceci est généralement causé par des variations spatiales à petite échelle, qui ne sont pas résolues par les modèles météorologiques. C’est ce que l’on peut aussi observer au niveau des conditions locales en Suisse pour les paramètres du temps sensible, on constate une plus grande variabilité, même si la tendance à l’amélioration est visible (voir fig.2).

Les objectifs de qualité des prévisions de MétéoSuisse

Depuis 2014, le score COMFORT est accompagné d’objectifs quantitatifs qui permettent un suivi de la qualité des prévisions. Une analyse plus détaillée de l’évolution du score COMFORT au cours des 5 dernières années sera présentée dans un prochain blog.

Commentaires (8)

  1. Thommen Daniel, 24.03.2021, 12:00

    Votre blog est passionnant. Je le lis tous les jours. J’y apprends plein de choses. Merci beaucoup de la peine que vous prenez. Vraiment super. Pouvez- vous aborder le sujet de la température des mers autour de l’Europe en ce moment? Quelle est l’influence de l’hiver passé? Les rivières et fleuves , alimentés par l’eau de fonte , influencent-ils ces températures ? J’ai, en arrière/ pensée, les épisodes « cévenol « , de la fin de l’été. Merci de vos réponses. Continuez à nous cultiver et à nous émerveiller.

    1. MétéoSuisse, 25.03.2021, 08:57

      Bonjour, merci pour votre commentaire et suggestion. L'influence de la température des mers sur le temps en Europe est un sujet complexe. Il faudrait des études scientifiques pour déterminer quelle a été cette influence au cours de cet hiver. Nous ne pourrions difficilement faire plus qu'émettre des hypothèses dans un blog. D'une manière générale, c'est en automne que l'influence de la mer Méditerranée est la plus importante, lorsque les eaux sont encore chaudes. C'est à cette saison que se produisent les épisodes cévenol. Nous gardons votre suggestion en tête, si l'occasion se présente, nous pourrions faire une fois un article à ce sujet.

  2. Julie, 14.03.2021, 21:16

    Bonjour, je ne pense pas que ma question soit adaptée à l'article en question, mais je m'interroge sur le taux d'ozone que je trouve étonnement élevé sur vos relevés (modéré), alors qu'une tempête balaye la Suisse depuis 2 jours que les températures hivernales ne permettent pas la production d'ozone.

    Plusieurs conditions doivent être remplies pour que des concentrations importantes apparaissent dans les basses couches de l’atmosphère :
    -    le temps doit être ensoleillé (beaucoup d’UV). Les nuages assurent dans une large mesure une protection efficace contre les rayons UV du soleil ;
    -    la température doit être suffisamment élevée (au moins 25°C) ;
    -    des courants continentaux déterminent notre temps : le vent est faible et de direction S, S-E ou E ;
    -    les oxydes d’azote (NOx) et de composés organiques volatils (VOC) sont présents dans l’air en quantité suffisante et selon une proportion précise.

    Il n 'en est rien en cette période de mi-mars. D'où ma question, pourquoi une telle concentration d'ozone depuis plusieurs jours ?

    Merci pour votre réponse

    1. MétéoSuisse, 16.03.2021, 14:58

      Bonjour, les cartes de la qualité de l'air ne sont pas directement produites par MétéoSuisse. Nous vous conseillons d'adresser votre question à Cercl'Air (Société suisse des responsables de l'hygiène de l'air) via le site ozon-info.ch.

  3. François Magnin, 14.03.2021, 11:44

    Bonjour,

    Depuis le début de la pandémie, Il me semble que vos prévisions pour Genève sont nettement moins bonnes. Est-il vrai que le manque de mesures météo fournies par l’aviation dans les modèles de prévisions péjore celles-ci ?

    D’autre part, quand je consulte vos prévisions sur votre site web, je trouve qu’il manque un indice de la fiabilité de la prévision qui donne une information aussi importante que la prévision elle-même.

    Merci pour votre travail de qualité que je consulte chaque jour.

    1. MétéoSuisse, 16.03.2021, 14:53

      Bonjour, il est probable que le manque de données impacte la qualité des prévisions des modèles météorologiques. Nos mesures objectives de la qualité de la prévision ne montrent cependant pas de dégradation significative de celle-ci. La fiabilité de la prévision est disponible sur l'aperçu à 6 jours. Nous allons prochainement également ajouter des probabilités aux prévisions des précipitations.

      https://www.meteosuisse.admin.ch/home.html?tab=overview&date=6days

  4. Felix Bussieres, 13.03.2021, 09:23

    Très bon sujet. Il pourrait être intéressant pour le lecteur d’avoir accès à la prévision et à la mesure réelle sur une même graphique (par exemple pour la température). Est-ce que cette information est disponible quelque part pour le public?

    1. MétéoSuisse, 16.03.2021, 14:45

      Bonjour, ce n'est pas une information que nous fournissons. Vous pouvez cependant regarder les données à nos stations actualisées toutes les 10 minutes sur notre site internet ou notre application.