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Les systèmes de prévisions calculent l'état futur de l'atmosphère. MétéoSuisse utilise le modèle numérique de prévisions météorologiques COSMO (Consortium for Small-scale Modeling) pour générer des produits de prévisions locales et régionales sur l'arc alpin, à la topographie complexe, et dans toute la Suisse. Les différentes configurations de COSMO utilisées par MétéoSuisse sont - avec les prévisions du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT) - la base des prévisions météorologiques quotidiennes de MétéoSuisse. Elles permettent aussi aux météorologues d’établir des alertes pour des conditions extrêmes, comme des tempêtes ou des inondations.
COSMO-Système de prévisions
L'évolution du temps peut être simulée grâce à des modèles informatiques complexes. MétéoSuisse utilise le modèle numérique de prévision météorologique COSMO, qui calcule plusieurs fois par jour des prévisions météorologiques à haute résolution pour la région alpine.
Dans le modèle de prévision COSMO, l'état futur de l'atmosphère est calculé en détail, du sol jusqu'à une altitude d'environ 20 kilomètres. Les calculs incluent également l'évolution des propriétés du sol, de la couverture neigeuse et de la température des lacs. Ce modèle est développé en étroite coopération internationale.
COSMO: un modèle numérique de prévisions météorologiques
Un modèle de prévision météorologique numérique décrit les processus qui se déroulent dans l'atmosphère et à la surface de la terre. Il est basé sur des lois physiques telles que la conservation de l'énergie, la conservation de la masse et la conservation de l'élan et simule des phénomènes tels que les transitions de phase de l'eau et les processus de rayonnement.
Sur la base de champs initiaux et limites appropriés, l'état futur de l'atmosphère peut être calculé. De cette façon, de nombreux processus atmosphériques peuvent être décrits à différentes échelles temporelles et spatiales (par exemple, le développement d'une zone de basse pression, le foehn, les chutes de neige, la convection). Les calculs sont effectués sur une grille tridimensionnelle. Les distances verticales entre les points de grille sont plus faibles à basse altitude qu'à haute altitude afin de mieux décrire les phénomènes proches du sol.
Les modèles COSMO : COSMO-1 et COSMO-E
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 résolutions différentes dans des buts différents. La résolution correspond à la taille des mailles qui est la distance entre les points de la grille pour laquelle les paramètres météorologiques sont calculés.
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. La région de modélisation est la région alpine.
COSMO-E
Ce modèle d'ensemble calcule une prévision probabiliste basée sur 21 modèles individuels. Un tel modèle de prévision probabiliste permet de déterminer à la fois l'évolution météorologique la plus probable et la fiabilité d'une prévision. En outre, les probabilités d'occurrence de certains événements météorologiques peuvent également être calculées. COSMO-E est calculé jusqu'à cinq jours dans le futur, la distance entre les points de grille est de 2,2 km et la zone du modèle couvre également toute la région alpine.
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.
Assimilation des observations avec COSMO
Les champs de départ optimaux pour démarrer un modèle sont obtenus par une combinaison de données d'observation, de passages de modèle antérieurs et d'informations climatologiques. L'intégration de ces données dans l'exécution du modèle actuel est appelée assimilation. Le cycle d'assimilation de COSMO-1 et COSMO-E génère une nouvelle analyse toutes les heures. Cette analyse constitue l'état initial des prévisions. Le cycle d'assimilation utilise toutes les observations disponibles au sol et en particulier dans l'atmosphère libre pour décrire l'état de l'atmosphère de la meilleure façon possible et physiquement cohérente. Les données radar sont également assimilées, ce qui représente une grande valeur ajoutée, notamment pour les premières heures de prévisions.
Calcul des modèles COSMO
La prévision à l'aide de modèles numériques de prévision météorologique est très exigeante en termes de puissance de calcul. En général, une prévision sur 24 heures du modèle COSMO-1 nécessite plus de 4 quadrillions d'opérations de calcul. Tous les calculs sont effectués au Centre national suisse de calcul scientifique (CSCS) de Lugano sur le supercalculateur massivement parallèle "Piz d'Es-cha". Les prévisions de COSMO-1 sont lancées huit fois par jour, toutes les trois heures, et s'étendent jusqu'à 33 heures dans le futur, et même jusqu'à 45 heures pour le run de 03 UTC. Les produits de prévision de COSMO-1 sont disponibles 100 minutes après l'heure de début du calcul (c'est-à-dire à 01:40 UTC, 04:40 UTC, ...). Les prévisions de COSMO-E s'étendent jusqu'à 5 jours dans le futur et sont calculées deux fois par jour avec les heures de début du calcul de 00 UTC et 12 UTC. Les produits de prévision COSMO-E sont disponibles à 04:00 UTC et 16:00 UTC.
Succès de la coopération internationale
Pour que les prévisions météorologiques deviennent encore plus précises à l'avenir, MétéoSuisse développe en permanence le modèle de prévision numérique COSMO dans le cadre de la coopération internationale. Les services météorologiques nationaux d'Allemagne, de Grèce, d'Israël, d'Italie, de Pologne, de Roumanie, de Russie et de Suisse travaillent en étroite collaboration au sein du Consortium pour la modélisation à petite échelle (COSMO). Ce consortium a été fondé en octobre 1998 dans le but de développer et d'améliorer continuellement un modèle atmosphérique régional non hydrostatique. Le modèle COSMO his est utilisé sur le plan opérationnel et à des fins de recherche.