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L'assimilation de données météorologiques permet d’obtenir les conditions initiales nécessaires aux simulations des modèles de prévision numériques. Ces conditions initiales représentent l'état actuel de l'atmosphère avec le plus de précision possible. À cette fin, une grande quantité de données de mesure est combinée de manière optimale avec les valeurs calculées précédemment avec les modèles afin de déterminer un état initial physiquement cohérent de l'atmosphère et du sol. Les systèmes de prévision d'ensemble de MétéoSuisse, COSMO-1E et COSMO-2E, sont basés sur un ensemble de prévisions dont les conditions aux limites et les conditions initiales sont légèrement différentes. Pour générer ces conditions initiales, MétéoSuisse exploite le système d'assimilation de données d'ensemble KENDA (Kilometer Scale Ensemble Data Assimilation) développé au sein du consortium COSMO.
Données d’assimilation d’ensemble
L'assimilation de données est le terme utilisé pour décrire la procédure qui fournit l'état atmosphérique initial, également connu sous le nom d'analyse, pour le début d'une prédiction de modèle. À cette fin, les prévisions antérieures du modèle et les observations en temps réel de la température, de la pression, de l'humidité, du vent et des précipitations, qui sont inégalement réparties dans le domaine de prévision, sont combinées pour obtenir la meilleure estimation possible de l'état atmosphérique actuel sur la grille du modèle.
Dans le cas des systèmes d'ensemble tels que COSMO-1E et COSMO-2E, un ensemble de conditions initiales légèrement différentes est nécessaire. Cet ensemble est calculé à MétéoSuisse à l'aide du système d'assimilation de données d'ensemble KENDA (Kilometer Scale Ensemble Data Assimilation). Dans un cycle d'assimilation de la prévision d'ensemble à haute résolution à l'échelle convective, l'ensemble des conditions initiales est mis à jour toutes les heures sur la grille COSMO-1E avec un maillage de 1,1 km et 80 couches avec des données mesurées. La méthode utilisée est le Local Ensemble Transform Kalman Filter (LETKF), qui pondère les observations et les valeurs simulées avec les incertitudes, afin de produire la meilleure estimation possible de l'état actuel de l'atmosphère. En outre, le LETKF fournit un ensemble de conditions initiales légèrement différentes qui représentent l'incertitude sur l'estimation de l'état initial. La prévision COSMO-1E est démarrée avec cet ensemble de conditions initiales toutes les trois heures (00, 03, ... 21 UTC). L’ensemble de conditions initiales de COSMO-1E est interpolé (« upscalling ») toutes les six heures (00, 06, 12 et 18 UTC) sur la grille COSMO-2E afin de créer les conditions initiales pour COSMO-2E.
Les données de mesure dans l'assimilation des données
Pendant le cycle d'assimilation, MétéoSuisse utilise les observations disponibles près du sol et surtout dans l'atmosphère libre pour décrire l'état de l'atmosphère de la meilleure façon possible et de façon physiquement cohérente. Le système KENDA utilise actuellement des données de mesure provenant des stations du réseau de surveillance au sol, des sondages radio, des observations aériennes (AMDAR et MODE-S), des données de profileurs de vent et des messages de navires et de bouées. Les données des radars météorologiques, qui ont une grande valeur ajoutée surtout pour les premières heures de prévision, sont en outre assimilées par un "Latent Heat Nudging" (LHN).
MétéoSuisse travaille en permanence à l'intégration de nouveaux systèmes d'observation dans le cycle d'assimilation des données. Par exemple, l'utilisation de données de vent provenant de lidars et de température provenant de radiomètres est actuellement étudiée dans le cadre du projet EMER-Met.