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Pourquoi la météo se trompe-t-elle si souvent ?

La météo s'est encore trompée. Un beau soleil était annoncé, et vous vous retrouvez sous la pluie sans manteau. Ou sous la neige, comme un 2 décembre 2021 en région parisienne, alors que la température annoncée ne devait pas baisser autant. Que vous ayez utilisé une app, un site ou que vous ayez consulté le traditionnel bulletin quotidien du service public, vous aviez confiance dans la prévision annoncée. Après tout, la météorologie est une science. Sa définition nous dit même qu'elle est consacrée à l'étude des phénomènes qui se produisent dans la troposphère, c'est-à-dire la couche de l'atmosphère la plus basse.

Pourtant, les prévisions météorologiques ne s'avèrent pas toujours exactes. Faut-il pour autant en conclure qu'elles ne sont pas fiables ? Vous êtes-vous déjà demandé d'où elles venaient ? Certaines apps sont plus plus efficaces que d'autres. Êtes-vous vraiment sûrs de pouvoir faire confiance à celle que vous utilisez quotidiennement ?

Sur iOS, l'application Météo renvoie vers The Weather Chanel, qui diffuse ses prévisions météorologiques au public américain par câble et satellite. Sur Android, la source est AccuWeather, une société qui produit des prévisions destinées aux médias. Ces deux sources sont plutôt réputées pour leur fiabilité. Mais cela ne signifie pas que la science ne peut pas se tromper (c'est même comme cela qu'elle progresse). Alors comment sont établies ces prévisions météorologiques ?

Quelles sont les étapes pour obtenir une prévision météo ?

« Il y a trois grandes étapes pour établir une prévision météorologique : l'observation, la simulation de l'évolution de l'atmosphère par des modèles numériques, puis l'analyse de ces simulations », explique à Numerama Christelle Robert, ingénieure prévisionniste à Météo-France.

Tout commence par l'observation, une étape « fondamentale », selon la spécialiste. « D'une part, parce qu'elle permet de confronter nos modèles à ce que l'on observe, d'autre part parce qu'elle permet d'initialiser nos modèles numériques par un état de l'atmosphère le plus proche de la réalité possible », détaille Christelle Robert. Il existe plusieurs types d'observations. « 90 % des données d'observation utilisées par les modèles de prévision de Météo-France sont issues des satellites. Le reste vient des données aux sol, des radiosondages, des capteurs embarqués sur des avions de ligne et des navires de commerce ou installés sur des bouées ancrées et dérivantes », complète l'ingénieure. La température, l'humidité, le vent, la pression ou les précipitations font partie des mesures exploitées.

Le globe terrestre découpé en boîtes

C'est à partir de la deuxième étape que les modèles de prévision météorologique interviennent. « À partir d'un état initial, en s'appuyant sur les lois physiques régissant l'évolution atmosphérique, un modèle de prévision simule l'état de l'atmosphère jusqu'aux échéances souhaitées », nous éclaire Christelle Robert. Le modèle utilisé par Météo-France, dont la résolution peut aller jusqu'à une précision d'une dizaine de kilomètres, « découpe » le globe terrestre en boîtes.

« On utilise une maille étirée, de résolution plus fine sur la France qu'aux antipodes. Il faut se représenter ces boîtes avec une découpe à la verticale, qui intègre l'atmosphère jusqu'à 30 kilomètres de hauteur, avec une résolution plus fine sur les 10 premiers kilomètres », décrit la spécialiste. À l'intérieur de chaque boîte, le modèle permet de simuler l'évolution de différentes caractéristiques météorologiques. Sur le territoire français, Météo-France dispose d'un modèle encore plus fin, d'une résolution de 1,3 kilomètre.

Concrètement, comment sont réalisées les simulations ? « Il faut une énorme puissance de calcul. Les supercalculateurs BULL utilisés actuellement permettent de réaliser 5 millions de milliards d'opérations par seconde », nous explique Christelle Robert. Météo-France utilise deux de ces supercalculateurs, qui sont installés à Toulouse.

Pourquoi la météo peut-elle se tromper ?

En dépit de modèles sophistiqués et de l'utilisation de calculateurs performants, les prévisions météorologiques sont parfois erronées. D'où viennent les erreurs de prévisions ? Christelle Robert nous répond qu'elles peuvent avoir plusieurs origines.

L'erreur peut avoir lieu à la première étape, celle de l'observation (l'observation est faussée),

Le fait de travailler sur des mailles (les boîtes) amène nécessairement à faire des approximations, qui peuvent aussi expliquer de possibles erreurs,

La précision du modèle est nécessairement limitée par la puissance de calcul,

Enfin, il faut considérer ce qu'on appelle « le caractère chaotique de l'atmosphère : même à partir de deux états initiaux très proches, l'évolution peut être très différente ».

Le phénomène qui se cache derrière cette expression énigmatique de « caractère chaotique de l'atmosphère » est en réalité assez facile à cerner. « Une image pour bien comprendre ce phénomène est celle du double pendule. Deux doubles pendules lancés avec des conditions initiales très légèrement différentes vont finir par avoir des mouvements très différents », résume Christelle Robert.

https://www.youtube.com/watch?v=63uVU3GR-qI

Comment limiter le risque d'erreurs ?

Il n'est pas possible d'empêcher le caractère chaotique de l'atmosphère, alors sur quels éléments les prévisionnistes peuvent-ils travailler pour tenter de limiter le plus possible les erreurs ? Les observations peuvent être affinées. « On peut aussi agrandir la puissance de calcul lors de la deuxième étape des simulations », indique Christelle Robert.

Certains événements climatiques sont plus complexes que d'autres à prévoir avec exactitude. C'est le cas des phénomènes dits de fine échelle, comme les orages. « La prévisibilité est par exemple meilleure pour les tempêtes, d'échelle plus grande. Les erreurs viennent alors des limites de la zone : on peut annoncer une situation orageuse mais il est compliqué de savoir où l'orage va se produire exactement. En réduisant la résolution du modèle, on peut affiner la prise en compte du relief et du type de sol dans chaque maille », poursuit la prévisionniste.

La dernière étape d'une prévision météorologique est celle de l'analyse des simulations, en fonction des éléments qui sortent du modèle (les modèles de sortie de prévision sont des données publiques, que plusieurs sites rendent accessibles comme meteociel.fr ou infoclimat.fr). « Les différents champs météorologiques sont visualisés sous forme de cartes, avec différentes plages de couleurs. Il faut choisir un scénario parmi les différents modèles, et le traduire en temps sensible », détaille Christelle Robert. C'est à cette étape que la prévision devient enfin le pictogramme, éventuellement associé à du texte, qui permet de présenter les choses de façon simple : un soleil, un nuage, des flocons, etc.

Aujourd'hui, les modèles de Météo-France permettent d'obtenir des prévisions allant juqu'à une échéance de 10 jours. À partir du 4e jour, il faut cependant se souvenir que la vision proposée est plus globale et probabiliste. Plus largement, les éventuelles erreurs de prévision que l'on peut constater ne doivent pas faire oublier que la météorologie est une science qui progresse. « Tous les 10 ans, on gagne, en qualité, 1 jour de prévision », souligne notre interlocutrice.