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Météo : vers une meilleure prévision des orages

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Se développant à l'échelle locale et influencés par de nombreux paramètres, les orages sont extrêmement difficiles à prévoir précisément. Une avancée vient d'être réalisée par une équipe franco-brésilienne travaillant sur les données obtenues lors de la campagne Chuva au Brésil en 2012. Ces chercheurs ont montré comment affiner la simulation numérique en tenant mieux compte de la turbulence.

Groupe d’orages au-dessus du sud du Brésil photographiés en 1984 à bord de la navette spatiale Challenger. © Nasa

Malgré les progrès réalisés par la simulation numérique, la prévision de l'évolution des nuages pouvant conduire à une situation orageuse présente une difficulté majeure. Deux faits l'expliquent. Tout d'abord, les processus initiateurs des orages (hétérogénéité des propriétés de la surface, circulation dans les basses couches, humidité de l'air...) sont de nature locale, c'est-à-dire à petite échelle. Ensuite, les processus en interaction lors de l'évolution vers l'orage sont nombreux : circulation de moyenne échelle, transport turbulent à l'intérieur du nuage et à ses bords, transformations microphysiques de l'eau, etc.

Or, si une maille horizontale de 2,5 km permet de représenter explicitement la circulation dite mésoéchelle des orages, elle ne permet pas de représenter explicitement la turbulence aux plus petites échelles. Ces effets d'échelle doivent donc être représentés par une « paramétrisation » de la turbulence qui n'est qu'une approximation des phénomènes.

Couverture nuageuse vue par le satellite Meteosat (température de brillance en infrarouge, en haut) et par le modèle (en bas) montrant un système orageux à la frontière du Brésil, de l’Uruguay et de l’Argentine. © Meteosat, INPE, LA, OMP, UPS, CNRS

De l’importance d’une bonne paramétrisation de la turbulence

Des chercheurs du National institute for space research (INPE, Brésil) et du Laboratoire d'aérologie (LA/OMP, UPS, CNRS) ont pour la première fois testé la sensibilité des simulations d'orages du modèle Meso-NH à différents types de paramétrisation de la turbulence dans les nuages en comparant les résultats du modèle à des données radar et satellitaires. Les données utilisées étaient issues de la campagne Chuva-Sul réalisée au Brésil en 2012, à savoir surtout des données radar de Ganguçu (État de Rio Grande do Sul) et des données de température de brillance du satellite Meteosat de seconde génération obtenues sur un domaine de 1.000 km par 1.000 km de côté, centré sur le sud du Brésil.

Les simulations réalisées ont permis aux chercheurs de montrer toute l'importance de la paramétrisation de la turbulence dans les nuages pour la simulation des orages, certains types étant plus efficaces que d'autres pour représenter cette turbulence. Il s'avère également que seules les simulations utilisant la paramétrisation la plus efficace reproduisent bien l'évolution des nuages, depuis le début de la convection dans les basses couches jusqu'au développement ultime en système orageux organisé.

Ce travail permet d'espérer une amélioration de la prévision des orages, processus météorologique violent dont les conséquences peuvent être dramatiques (précipitations intenses et très localisées, foudre, vents violents...).

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