Aviation et prévisions météorologiques

Aviation et prévisions météorologiques

Pierre Eckert, Météorologue émérite, Météosuisse

Avril 2020

La qualité des prévisions météorologiques dépend de données d’observations introduites dans des modèles numériques sophistiqués. Depuis une vingtaine d’années, l’aviation est largement mise à contribution pour la collecte de ces données. La diminution drastique des vols pendant la période de confinement pourrait mener à une dégradation de la qualité des prévisions.

Afin de pouvoir prévoir le temps, il est important de connaître à un moment donné un certain nombre de paramètres météorologiques, notamment la pression, le vent, la température et l’humidité. Il est souvent critique de connaître ces paramètres sur un domaine géographique s’étendant bien au-delà du point pour lequel on souhaite effecteur une prévision. Par exemple, dans une situation de vent d’ouest, la connaissance du temps qu’il fait en France à proximité de l’Atlantique est d’une grande aide pour estimer l’heure d’arrivée d’une perturbation sur la Suisse romande une journée à l’avance. Plus on souhaite avoir des prévisions allant loin dans le temps, plus il faut regarder loin dans l’espace. Typiquement les observations de l’ensemble de l’hémisphère Nord sont nécessaires pour une prévision à 3 jours et à partir d’une prévision à 5 jours, il faut une couverture de l’ensemble du globe.

Pendant longtemps, les mesures météorologiques n’ont été prises qu’au niveau du sol. Mais chacun.e peut s’apercevoir que ce qui se passe en altitude est très différent de ce qui se passe au ras des pâquerettes. Les météorologues ont donc recherché des méthodes pour aller voir plus haut. Au début, la reconnaissance des divers types de nuages a permis d’en évaluer l’altitude et de donner des indications sur l’humidité. Puis, dans les années 1930, divers pays ont mis en place des systèmes de radiosondage permettant de donner un profil vertical des paramètres météorologiques jusqu’à une altitude de l’ordre de 30’000 mètres. Voir notamment https://www.meteosuisse.admin.ch/home/systemes-de-mesure-et-de-prevision/atmosphere/radiosondages.html.

Lancement manuel du radiosondage de Payerne.

Ces radiosondages ont démontré une utilité certaine pour les météorologues, mais ils ont aussi quelques défauts : un lancement coûte relativement cher, si bien que le nombre d’emplacements est limité dans l’espace (un seul en Suisse, à Payerne, par exemple) et dans le temps (1 ou 2 ou lancements par jour). De plus, la couverture des océans est difficile, même si pendant pas mal d’années des bateaux à positions fixes accomplissaient cette tâche. Avec l’avènement des satellites dans les années 1950 – 1960, des système d’observation globaux de la planète ont pu être mis en place. Mais l’inconvénient de ces instruments est qu’ils ne mesurent pas directement les paramètres météorologiques (techniquement, ce sont des radiances). Il faut donc calibrer les mesures de satellite avec des mesures in situ prises directement dans l’atmosphère.

Avec les satellites, la quantité de données est cependant devenue telle qu’elle devenait difficile à traiter par l’humain, si bien qu’on a commencé à les intégrer dans des modèles numériques de prévision du temps qui tournent sur des supercalculateurs. Comme indiqué au début du texte, pour réaliser une bonne prévision, il faut d’abord posséder une excellente connaissance des paramètres météorologiques à instant donné. Plus cette connaissance est précise, plus il est possible d’effectuer des prévisions qui vont loin dans le temps.

Le superordinateur Cray du Centre européen de prévision à moyen terme.

Venons-en aux avions maintenant. Depuis longtemps, les pilotes avaient la possibilité de visualiser dans le cockpit les paramètres météorologiques prévalant à l’extérieur de l’habitacle. Mais cela ne leur servait qu’à eux. Ils rapportaient toutefois régulièrement leurs observations par radio à des stations au sol, qui les relayaient ensuite aux services météorologiques. Depuis une vingtaines d’années, ces mesures et la transmission ont été automatisées si bien qu’il a été possible de les rendre beaucoup plus fréquentes. Il est même possible d’établir des profils des paramètres météorologiques durant la montée et la descente de l’avion, et ainsi de suppléer aux radiosondages. Le nombre de stations de radiosondage a ainsi diminué, rendant les algorithmes d’assimilation des données dans les modèles numériques très dépendants du nombre de mesures fournies par le trafic aérien.

Observations avions

L’image montre toutes les observations d’avions utilisées par le modèle du Centre européen de prévision à moyen terme le dimanche de Pâques 12 avril 2020 à 12h temps universel. On voit que l’Europe est relativement peu couverte, alors que la densité reste plus forte aux Etats-Unis et même sur l’Atlantique Nord et le Pacifique. Par rapport à la situation prévalant avant la crise du Covid-19, on note une diminution d’environ 65% des observations provenant d’avions au-dessus de l’Europe. En se référant au blog de MétéoSuisse à ce sujet https://www.meteosuisse.admin.ch/home/actualite/meteosuisse-blog/meteosuisse-blog.subpage.html/fr/data/blogs/2020/3/impact-sur-les-previsions-de-la-baisse-du-trafic.html, il ressort qu’une suppression totale des données d’avions (ce qui n’est pas totalement le cas maintenant) pourrait dégrader la qualité des prévisions à court terme dans l’hémisphère Nord. Bien entendu, cette dégradation ne se répercutera pas directement sur les quantités de pluie ou les durées d’ensoleillement. Certains pays européens (dont la Suisse) se sont toutefois engagés à lancer davantage de radiosondes pour compenser temporairement le déficit.

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