jeanflop/post_ocr_correction2 huggingface dataset:
Service météorologique allemand, mais malheureusement les données ne sont pas fournies en points de grille. A côté de l'information « multicanal » de Météosat, nous disposons des mesures d'un réseau radar récemment achevé, couvrant le territoire autrichien, et dont les données sont renouvelées toutes les vingt minutes. Un système de localisation des éclairs est également en fonction actuellement, mais ses mesures ne sont pas disponibles en routine au service météorologique. Les techniques MOS et MOD ont atteint un bon niveau de développement et sont encore en cours d'amélioration. Nous commençons à utiliser de façon courante la visualisation des divers champs, la superposition de divers types de données et la production de boucles d'animation. Les avancées futures dans ce domaine auront, à n'en pas douter, une influence très positive sur la qualité de la signalisation et de la prévision immédiate. UN EXEMPLE DE COMPARAISON OBJECTIVE ENTRE UN MODELE ET L'OBSERVATION Juger de la signification d'une différence entre des champs atmosphériques tridimensionnels prévus et observés est possible à l'aide de l'examen subjectif par un météorologiste entraîné. Une autre façon (objective) de procéder serait de calculer les paramètres statistiques des différences, comme les coefficients de corrélation des anomalies. Le problème de cette méthode est qu'elle ne fait pas la distinction entre les zones « importantes », où se déroulent par exemple des phénomènes violents, et les autres. Une autre méthode bien connue (à une dimension) est la comparaison des structures significatives après une réduction des données. À titre d'exemple, la figure 3 montre les niveaux significatifs d'un profil vertical de température schématisé, calculés à l'aide de la dérivée seconde de la température en fonction de la hauteur. Au lieu de comparer tous les points d’un profil prévu avec ceux d’un profil observé, il suffit de comparer les points significatifs. Figure 3 À gauche, profil vertical schématisé de la température fait d’une suite de points de mesure. À droite, les niveaux significatifs sont définis par les valeurs extrêmes de la dérivée seconde de la température en fonction de la hauteur On peut comparer de la même manière des champs bi ou tridimensionnels. Dans ce
est qu'elle ne fait pas la distinction entre les zones « importantes », où se déroulent par exemple des phénomènes violents, et les autres. Une autre méthode bien connue (à une dimension) est la comparaison des structures significatives après une réduction des données. À titre d'exemple, la figure 3 montre les niveaux significatifs d'un profil vertical de température schématisé, calculés à l'aide de la dérivée seconde de la température en fonction de la hauteur. Au lieu de comparer tous les points d’un profil prévu avec ceux d’un profil observé, il suffit de comparer les points significatifs. Figure 3 À gauche, profil vertical schématisé de la température fait d’une suite de points de mesure. À droite, les niveaux significatifs sont définis par les valeurs extrêmes de la dérivée seconde de la température en fonction de la hauteur On peut comparer de la même manière des champs bi ou tridimensionnels. Dans ce cas, on doit analyser et comparer respectivement des lignes ou des surfaces significatives. De même que pour le cas unidimensionnel, pour lequel deux points voisins avec une dérivée seconde de signe opposé déterminent une zone frontale (ou une zone de transition ou d’inversion), lorsqu’on passe au cas bi-(tri)dimensionnel, les lignes (surfaces) significatives sont généralement liées aux zones frontales (Huber-Pockt-Kress, 1989; Steinacker, 1991), dans lesquelles se produisent la majeure partie des événements atmosphériques violents pour ce qui concerne les régions tempérées. À titre d’exemple, on présente une structure frontale sur les Alpes le 17 juin 1991 à 12 h 00 UTC sur les figures 4a et b. Une simple comparaison subjective suffit à montrer une zone frontale extrêmement plus resserrée et déformée (par les Alpes) sur le champ analysé que sur la prévision à 24h du modèle CEPMMT. La ligne du minimum de la dérivée seconde spatiale de la température (fig. 5 a et b) qui coïncide avec la ligne frontale déterminée par les méthodes traditionnelles rend quantitativement perceptible la différence entre analyse et prévision. La position du front au Nord des Alpes donnée par l’observation est beaucoup plus à l’Est, alors qu’au Sud des Alpes elle est beaucoup plus à
(surfaces) significatives sont généralement liées aux zones frontales (Huber-Pockt-Kress, 1989; Steinacker, 1991), dans lesquelles se produisent la majeure partie des événements atmosphériques violents pour ce qui concerne les régions tempérées. À titre d’exemple, on présente une structure frontale sur les Alpes le 17 juin 1991 à 12 h 00 UTC sur les figures 4a et b. Une simple comparaison subjective suffit à montrer une zone frontale extrêmement plus resserrée et déformée (par les Alpes) sur le champ analysé que sur la prévision à 24h du modèle CEPMMT. La ligne du minimum de la dérivée seconde spatiale de la température (fig. 5 a et b) qui coïncide avec la ligne frontale déterminée par les méthodes traditionnelles rend quantitativement perceptible la différence entre analyse et prévision. La position du front au Nord des Alpes donnée par l’observation est beaucoup plus à l’Est, alors qu’au Sud des Alpes elle est beaucoup plus à l’Ouest que celle donnée par la prévision. Ceci peut être attribué à l’effet d’un blocage par les Alpes, qui est sous-estimé dans le modèle CEPMMT. Même l’intensité (valeur numérique de la dérivée seconde) du front peut être comparée : la valeur donnée par le modèle possède un minimum légèrement inférieur à -6.10-10 °K.m-2 juste à la verticale des Alpes, tandis que le champ analysé exhibe des valeurs allant jusqu'à -14.10-10 °K.m-2 au Nord et -18.10-10 °K.m-2 au Sud des Alpes, avec un minimum juste au-dessus des montagnes. Une interprétation en termes de dynamique (Steinacker, 1992) conclut à une sous-estimation importante de la circulation frontale secondaire dans le modèle CEPMMT. CONCLUSION Alors que dans les années précédentes l’amélioration de la qualité des modèles de prévision à moyen terme suscitait l’essentiel des efforts des chercheurs, le développement de nouvelles technologies et d’outils de traitement des données semble dorénavant conduire à privilégier les systèmes de signalisation et de prévision à très courte échéance. Les progrès considérables accomplis dans la prévision à moyen terme ne paraissent pas avoir recueilli l’attention du grand public, probablement parce que la qualité de ces prévisions en ce qui concerne les événements atmosphériques violents reste très pauvre. S’il est
à -6.10-10 °K.m-2 juste à la verticale des Alpes, tandis que le champ analysé exhibe des valeurs allant jusqu'à -14.10-10 °K.m-2 au Nord et -18.10-10 °K.m-2 au Sud des Alpes, avec un minimum juste au-dessus des montagnes. Une interprétation en termes de dynamique (Steinacker, 1992) conclut à une sous-estimation importante de la circulation frontale secondaire dans le modèle CEPMMT. CONCLUSION Alors que dans les années précédentes l’amélioration de la qualité des modèles de prévision à moyen terme suscitait l’essentiel des efforts des chercheurs, le développement de nouvelles technologies et d’outils de traitement des données semble dorénavant conduire à privilégier les systèmes de signalisation et de prévision à très courte échéance. Les progrès considérables accomplis dans la prévision à moyen terme ne paraissent pas avoir recueilli l’attention du grand public, probablement parce que la qualité de ces prévisions en ce qui concerne les événements atmosphériques violents reste très pauvre. S’il est un progrès futur à attendre pour la prévision de ces événements, c’est pour les courtes échelles de temps, couvertes par la signalisation, la prévision immédiate et la prévision à courte échéance. Dans ce domaine, au contraire de la moyenne échéance, la contribution humaine reste prépondérante pour surveiller et apprécier en continu l’évolution de l’atmosphère. Des météorologistes opérationnels bien entraînés, habiles et motivés contribueront d’une façon considérable aux progrès futurs dans ce champ d’études et continueront à exercer un métier fascinant. BIBLIOGRAPHIE Fabian I., H. Kromp-Kolb et P. Steinhauser (Eds.), 1992 : TAWES : Teilautomatisches Wettererfassungssystem der ZAMG. ZAMG Publ. 344, Vienne. Huber-Pock F. et C. Kress, 1989 : An operational model of objective frontal analysis based on ECMWF products. MAP 40, 170-180. Lanzinger A. et R. Steinacker, 1990: A fine mesh analysis scheme designed for mountainous terrain. MAP 43, 213-219. Steinacker R., 1991: Zur objektiven Bestimmung von Frontlinien. Beitr. Phys. Atm., DLR FB 91-30, 151-159. Steinacker R., 1992 : Dynamical aspects of frontal analysis. MAP 45, sous presse. Zwatz-Meise V. et G. Mahringer, 1990 : SATMOD : An interactive system combining satellite images and model output parameters. Wea and Forec., 5. Au niveau économique, les coûts engendrés par des catastrophes
continu l’évolution de l’atmosphère. Des météorologistes opérationnels bien entraînés, habiles et motivés contribueront d’une façon considérable aux progrès futurs dans ce champ d’études et continueront à exercer un métier fascinant. BIBLIOGRAPHIE Fabian I., H. Kromp-Kolb et P. Steinhauser (Eds.), 1992 : TAWES : Teilautomatisches Wettererfassungssystem der ZAMG. ZAMG Publ. 344, Vienne. Huber-Pock F. et C. Kress, 1989 : An operational model of objective frontal analysis based on ECMWF products. MAP 40, 170-180. Lanzinger A. et R. Steinacker, 1990: A fine mesh analysis scheme designed for mountainous terrain. MAP 43, 213-219. Steinacker R., 1991: Zur objektiven Bestimmung von Frontlinien. Beitr. Phys. Atm., DLR FB 91-30, 151-159. Steinacker R., 1992 : Dynamical aspects of frontal analysis. MAP 45, sous presse. Zwatz-Meise V. et G. Mahringer, 1990 : SATMOD : An interactive system combining satellite images and model output parameters. Wea and Forec., 5. Au niveau économique, les coûts engendrés par des catastrophes de plus en plus fréquentes seront énormes; l'investissement pour des ouvrages de protection aussi. Le tourisme de montagne, encore largement dominé par le ski en hiver, serait fortement touché par une diminution sensible de la couche neigeuse. Les ressources énergétiques souffriraient d'un déficit hydrique, par un apport d'eau plus faible aux centrales hydro-électriques. Le permafrost Couche de sol ou de roches, à une profondeur variable sous la surface, dans laquelle la température a été continuellement inférieure à 0° C pendant au moins quelques années. Il existe là où le réchauffement estival n'atteint pas la base de la couche de sol gelée. (D'après le Vocabulaire météorologique International, 1992, publ. OMM n° 182). Afin de faire face à ce problème et de proposer des mesures concrètes, les décideurs politiques et économiques doivent disposer de données climatiques fiables. Il en est de même pour les chercheurs qui travaillent dans le domaine des impacts climatologiques sur un système particulier et qui attendent des climatologues des données cohérentes à des échelles spatiales très fines. Malheureusement, les outils de prévisions actuels les modèles de circulation générale ont une résolution spatiale insuffisante pour tenir compte de régions montagneuses telles que les Alpes ou même les Rocheuses. L'influence
aux centrales hydro-électriques. Le permafrost Couche de sol ou de roches, à une profondeur variable sous la surface, dans laquelle la température a été continuellement inférieure à 0° C pendant au moins quelques années. Il existe là où le réchauffement estival n'atteint pas la base de la couche de sol gelée. (D'après le Vocabulaire météorologique International, 1992, publ. OMM n° 182). Afin de faire face à ce problème et de proposer des mesures concrètes, les décideurs politiques et économiques doivent disposer de données climatiques fiables. Il en est de même pour les chercheurs qui travaillent dans le domaine des impacts climatologiques sur un système particulier et qui attendent des climatologues des données cohérentes à des échelles spatiales très fines. Malheureusement, les outils de prévisions actuels les modèles de circulation générale ont une résolution spatiale insuffisante pour tenir compte de régions montagneuses telles que les Alpes ou même les Rocheuses. L'influence dynamique du relief sur la circulation générale de l'atmosphère est simulée par des schémas paramétriques; les montagnes ne sont pas représentées explicitement dans ces modèles, dont la taille horizontale de la maille est souvent supérieure à 250 km. Un modèle climatique travaillant à cette échelle pourrait résoudre un pays comme la Suisse avec, au mieux, 3 ou 4 points de grille. Ces 4 points étant censés représenter également une partie importante des Alpes, il est clair que tous les résultats fournis par le modèle sur les Alpes ne seront que très partiels, voire totalement insatisfaisants. Puisque les modèles climatiques globaux ne sont actuellement pas capables de résoudre de manière adéquate l'échelle régionale, des méthodes permettant de contourner ce problème doivent être élaborées, afin de fournir aux utilisateurs potentiels des scénarios climatologiques plausibles. Différentes approches pour établir un lien entre l'échelle atmosphérique globale et l'échelle régionale, appelées techniques de «downscaling», sont passées en revue au chapitre suivant. APPROCHES POSSIBLES À LA REGIONALISATION DES PREVISIONS CLIMATIQUES L'apport de la paléoclimatologie L'observation des climats du passé a démontré l'extrême variabilité du système atmosphérique. Des archives climatiques telles que la dendroclimatologie (voir encadré ci-contre), les carottes glaciaires, ou les sédiments lacustres et marins, ont
la Suisse avec, au mieux, 3 ou 4 points de grille. Ces 4 points étant censés représenter également une partie importante des Alpes, il est clair que tous les résultats fournis par le modèle sur les Alpes ne seront que très partiels, voire totalement insatisfaisants. Puisque les modèles climatiques globaux ne sont actuellement pas capables de résoudre de manière adéquate l'échelle régionale, des méthodes permettant de contourner ce problème doivent être élaborées, afin de fournir aux utilisateurs potentiels des scénarios climatologiques plausibles. Différentes approches pour établir un lien entre l'échelle atmosphérique globale et l'échelle régionale, appelées techniques de «downscaling», sont passées en revue au chapitre suivant. APPROCHES POSSIBLES À LA REGIONALISATION DES PREVISIONS CLIMATIQUES L'apport de la paléoclimatologie L'observation des climats du passé a démontré l'extrême variabilité du système atmosphérique. Des archives climatiques telles que la dendroclimatologie (voir encadré ci-contre), les carottes glaciaires, ou les sédiments lacustres et marins, ont permis d'établir des liens entre la température moyenne globale et les concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre. Les études paléoclimatologiques ont par ailleurs donné un aperçu de la sensibilité de différents systèmes environnementaux aux changements climatiques s'étant produits pendant différentes périodes du passé. La dendroclimatologie Étude des fluctuations du climat d'après les anneaux annuels de croissance de certains arbres (D'après le Vocabulaire météorologique international, 1992, publ. OMM n° 182) Plusieurs périodes «chaudes» ont existé avec des températures moyennes plus élevées que celles que l'on connaît aujourd'hui. Budyko et Izrael (1987) indiquent que ces périodes pourraient servir d'exemple des conditions climatiques prévues au siècle prochain. Trois événements de climats «chauds» se sont manifestés dans le passé, notamment l'optimum climatique du Pliocène (il y a entre 3,3 et 4,3 millions d'années), l'optimum interglaciaire d'il y a environ 130 000 ans et, plus récemment, l'optimum de l'Holocène il y a quelques 5 000 à 6 000 ans. Cette période de l'Holocène se caractérise par un climat des moyennes latitudes ayant des températures estivales de 3 à 4° C supérieures à celles d'aujourd'hui. Les précipitations et les niveaux lacustres étaient inférieurs aux conditions actuelles dans les moyennes latitudes; par contre, les régions
du climat d'après les anneaux annuels de croissance de certains arbres (D'après le Vocabulaire météorologique international, 1992, publ. OMM n° 182) Plusieurs périodes «chaudes» ont existé avec des températures moyennes plus élevées que celles que l'on connaît aujourd'hui. Budyko et Izrael (1987) indiquent que ces périodes pourraient servir d'exemple des conditions climatiques prévues au siècle prochain. Trois événements de climats «chauds» se sont manifestés dans le passé, notamment l'optimum climatique du Pliocène (il y a entre 3,3 et 4,3 millions d'années), l'optimum interglaciaire d'il y a environ 130 000 ans et, plus récemment, l'optimum de l'Holocène il y a quelques 5 000 à 6 000 ans. Cette période de l'Holocène se caractérise par un climat des moyennes latitudes ayant des températures estivales de 3 à 4° C supérieures à celles d'aujourd'hui. Les précipitations et les niveaux lacustres étaient inférieurs aux conditions actuelles dans les moyennes latitudes; par contre, les régions tropicales et équatoriales ont connu le phénomène inverse. Cet optimum climatique sert souvent de comparaison avec la situation prévue pour le milieu du siècle prochain: températures entre 2 et 4°C plus élevées que maintenant, précipitations des moyennes latitudes plus faibles. Cette approche est cependant souvent sujette à controverses, car la transition vers cet optimum climatique a pris plus de temps que le réchauffement attendu au XXIème siècle. Les conséquences du réchauffement accéléré supposé se produire dans les décennies à venir seront donc sensiblement différentes de celles de l'optimum d'il y a 5 000 ans, car les écosystèmes ont pu autrefois s'adapter aux changements progressifs de l'époque. Le taux de réchauffement probable au XXIème siècle étant environ 100 fois plus rapide que pendant l'optimum de l'Holocène, il est peu probable que toutes les espèces pourront s'adapter aux nouvelles conditions environnementales. De plus, les transformations humaines de l'environnement naturel introduisent une contrainte supplémentaire à l'adaptation des espèces. La reconstruction des paléo-climats et des paléo-environnements sur la base de diverses archives est importante pour souligner la variabilité naturelle du climat; cette reconstruction ne permet cependant pas une extrapolation directe pour l'avenir, en raison de la présence humaine qui a perturbé l'environnement naturel plus
transition vers cet optimum climatique a pris plus de temps que le réchauffement attendu au XXIème siècle. Les conséquences du réchauffement accéléré supposé se produire dans les décennies à venir seront donc sensiblement différentes de celles de l'optimum d'il y a 5 000 ans, car les écosystèmes ont pu autrefois s'adapter aux changements progressifs de l'époque. Le taux de réchauffement probable au XXIème siècle étant environ 100 fois plus rapide que pendant l'optimum de l'Holocène, il est peu probable que toutes les espèces pourront s'adapter aux nouvelles conditions environnementales. De plus, les transformations humaines de l'environnement naturel introduisent une contrainte supplémentaire à l'adaptation des espèces. La reconstruction des paléo-climats et des paléo-environnements sur la base de diverses archives est importante pour souligner la variabilité naturelle du climat; cette reconstruction ne permet cependant pas une extrapolation directe pour l'avenir, en raison de la présence humaine qui a perturbé l'environnement naturel plus rapidement et plus radicalement qu'aucune autre cause naturelle. Il n'y a en effet aucun parallélisme possible entre la période pré-industrielle et la période contemporaine où l'Homme est devenu le principal élément perturbateur du système. La tentation d'appliquer les observations du passé à un futur proche doit par conséquent être écartée sauf dans certaines situations bien particulières. Il existe un certain nombre de possibilités pour appliquer des modèles mathématiques variationnels au problème de liaison entre différentes échelles climatiques. Celles-ci comprennent l'analyse harmonique, où les fluctuations de paramètres climatologiques à haute fréquence sont superposées aux plus basses fréquences. Cliff et Ord (1981) ont établi les principes de base régissant l'utilisation de l'analyse harmonique pour des problèmes impliquant différentes échelles spatiales et temporelles; l'application de cette méthode reste cependant problématique pour des séries de données incomplètes. Une autre technique consiste à utiliser la théorie de Markov pour traiter des processus se produisant d'un état à un autre lorsque seules les probabilités de transitions entre échelles peuvent être quantifiées. La modélisation de variations d'états climatiques en tant que processus markovien mène à un système où des chaînes de Markov s'imbriquent les unes dans les autres, révélant la nature du couplage entre échelles. Cette technique
sauf dans certaines situations bien particulières. Il existe un certain nombre de possibilités pour appliquer des modèles mathématiques variationnels au problème de liaison entre différentes échelles climatiques. Celles-ci comprennent l'analyse harmonique, où les fluctuations de paramètres climatologiques à haute fréquence sont superposées aux plus basses fréquences. Cliff et Ord (1981) ont établi les principes de base régissant l'utilisation de l'analyse harmonique pour des problèmes impliquant différentes échelles spatiales et temporelles; l'application de cette méthode reste cependant problématique pour des séries de données incomplètes. Une autre technique consiste à utiliser la théorie de Markov pour traiter des processus se produisant d'un état à un autre lorsque seules les probabilités de transitions entre échelles peuvent être quantifiées. La modélisation de variations d'états climatiques en tant que processus markovien mène à un système où des chaînes de Markov s'imbriquent les unes dans les autres, révélant la nature du couplage entre échelles. Cette technique a été jusqu'ici peu appliquée au problème de la régionalisation des prévisions climatiques. L'utilisation de fractals pour reproduire des ensembles à des échelles de plus en plus petites représente une technique mathématique nouvelle qui pourrait s'adapter au problème qui nous préoccupe. Selon Mandelbrot (1983), toute l'hétérogénéité observée dans la nature peut être représentée par la géométrie fractale; peu d'exemples de l'application des fractals à des systèmes géophysiques sont cependant disponibles à ce jour. Techniques statistiques de «downscaling» dans le cadre du programme Epoch-Futuralp Le projet Futuralp du programme EPOCH (European Program on Climate and Natural Hazards) a permis de développer et d'appliquer des techniques de «downscaling» pour tenter d'établir des liens entre paramètres représentatifs à l'échelle climatique et à l'échelle régionale. L'objectif principal du projet Futuralp est d'évaluer la sensibilité des écosystèmes alpins, en particulier des espèces végétales et d'avifauna, aux changements climatiques. Les échelles spatiales requises par les spécialistes des écosystèmes vont de l'arc alpin dans son ensemble à des aires de 250 m de côté, telles que celles utilisées par les Systèmes d'information géoréférés (Géographie Information Systems, ou GIS). Etant donné les exigences sus-mentionnées, plusieurs stratégies sont possibles. Une solution à court terme consiste à générer des scénarios