Prévoir le temps qu’il fera aujourd’hui, demain ou dans trois jours, n’est pas très facile. Les lois de la physique, des techniques mathématiques et des ordinateurs sont à connaître comme les cinq doigts de la main.
Qu’il est loin le temps où l’astronome et physicien allemand H.W. Brandes réalisa les toutes premières cartes synoptiques du temps en fonction de la température, de la pression atmosphérique et de la vitesse et de la force des vents. C’était en 1820 et les prémices de notre météorologie actuelle.
Près de deux siècles plus tard, les prévisionistes de Météo-France dont Philippe Caroff, responsable de la prévision cyclone à la Réunion, n’ont peut-être rien inventé mais ont su évoluer grâce au modernisme de l’informatique.
Les lois de la physique de l’atmosphère autrement dit les lois de l’hydrodynamique des fluides et de la thermodynamique, connues longtemps avant l’arrivée des ordinateurs nécessaires pour pouvoir les appliquer à des fins météorologiques, il les connaît bien sur le bout des doigts.
Pour accomplir une prévision numérique, trois conditions au total sont nécessaires. Iil faut connaître les lois de la physique de l’atmosphère qui décrivent comment l’état de l’atmosphère se développe à partir d’un état précédent. Idem pour le temps actuel sur notre chère planète bleue. Enfin il est nécessaires de disposer des moyens de calcul pour résoudre les équations mathématiques dans un délai plus court que la période de temps couvert par la prévision
Tout ceci a l’air bien complexe pour des novices comme nous. Mais pour les prévisionistes de Météo-France cela coule de source. Ils savent pertinemment que pour démarrer une prévision numérique, il faut connaître les paramètres météorologiques (température, force et direction du vent, pression, humidité) sur une maille qui couvrent une grande partie de la Terre, une maille dont la résolution spatiale est de 15 à 200 kms le long de la surface de la Terre et de quelques centaines de mètres jusqu’à une altitude de 10 000 mètres.
A partir de ces conditions initiales, on peut alors faire un petit pas dans le futur et calculer l’état de l’atmosphère pour un instant plus tard. Or, pour des raisons de précision, ce pas de temps ne doit pas dépasser quelques minutes, mais en utilisant successivement le résultat d’un calcul comme input pour un calcul suivant, on peut finir par calculer l’état de l’atmosphère sur plusieurs jours.
Pratiquement, la marge d’erreur des observations météorologiques qui décrivent l’état de l’atmosphère à un instant donné est significatif et fait que les prévisions numériques perdent leur valeur au-delà de quelques jours. En constatant à partir de quand les prévisions divergent, on peut juger l’instabilité de l’état de l’atmosphère et fixer une limite dans le temps au-delà de laquelle les résultats sont inutilisables. Ayant ainsi affaire à des mailles de plusieurs centaines de milliers de points et devant finir une prévision sur 24 heures en quelques heures, les météorologues recourent aux superordinateurs les plus rapides.
Pour limiter l’effort on peut adapter son système de calcul au but de la prévision. Pour une prévision locale on peut par exemple travailler avec une maille de résolution variable qui est plus dense au-dessus de la région qui intéresse. Pour une prévision à long terme soit plus de trois jours, on peut faire des concessions au niveau la résolution spatiale et agrandir le pas de temps entre deux pas de calcul.
