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Les modèles météorologiques reproduisent ce qui se passe dans l’atmosphère à l’aide de formules mathématiques. Ces modèles de prévision numérique sont désormais utilisés pour l’élaboration des prévisions météorologiques. Au cours des dernières décennies, des progrès substantiels ont été effectués dans la compréhension des processus physico-chimiques de l’atmosphère et la résolution spatiale des modèles numériques a augmenté.
Comment naissent les incertitudes
Même avec les progrès accomplis, certains processus ne sont pas parfaitement décrits dans les modèles numériques et plusieurs sont encore représentés à l’aide de paramétrisations (c’est-à-dire qu’un processus donné n’est pas « physiquement » représenté avec une ou plusieurs lois physiques mais est intégré de manière simplifiée à travers une méthode de « remplacement »).
Une autre source d’incertitude provient du fait que la valeur de chacun des paramètres décrivant l’état de l’atmosphère au commencement des simulations numériques n’est pas parfaitement connue, bien que les nombreuses observations permettent des améliorations continues (voir par exemple les mesures effectuées dans les stations au sol et d’autres méthodes pour sonder l’atmosphère.
Ces valeurs, appelées également conditions initiales, sont essentielles pour faire démarrer les simulations des modèles. Etant donnée la nature chaotique de l’atmosphère, des petites différences ou incertitudes dans les conditions initiales peuvent entraîner des larges différences entre les simulations issues d’un même modèle de prévision numérique.
Comment l’incertitude est-elle quantifiée ?
En conséquence, toute prévision météorologique reste entachée d’une certaine incertitude. Pour quantifier cette incertitude, une approche dite « ensembliste » ou « probabiliste » est utilisée avec les modèles numériques. Cela signifie que, pour une même échéance de temps, plusieurs scénarios sont calculés en utilisant le même modèle numérique mais en modifiant légèrement, par exemple, les conditions initiales utilisées pour lancer les simulations. Par opposition, on qualifiera de déterministe une approche qui ne calcule et n’utilise qu’un scénario.