2.6 La chaˆıne SIM France
2.6.3 La chaˆıne SIM France op´erationnelle
La chaˆıne SIM France est depuis quelques ann´ees exploit´ee de fac¸on op´erationnelle et en temps r´eel `a M´et´eo-France (gestion par l’´equipe DP/DCLIM/Hydro), en particulier afin d’as- surer le suivi quotidien des composantes du bilan hydrique sur la France.
Les mod`eles SAFRAN et ISBA sont compl`etement op´erationnels et tournent en temps r´eel depuis d´ecembre 2003 sur des machines op´erationnelles de M´et´eo-France. En revanche, le mod`ele MODCOU n’est pas encore op´erationnel. Cependant, pour les besoins de la pr´evision d’ensemble des d´ebits, une chaˆıne MODCOU temps r´eel exp´erimentale a ´et´e mise en place, et pr´efigure la version r´eellement op´erationnelle de MODCOU.
Deux chaˆınes SIM sont g´er´ees en op´erationnel par DP/CLIM/Hydro : - la chaˆıne ”SIM temps r´eel” :
FIGURE 2.17 – R´epartition spatiale du rapport des lames d’eau pour environ 900 stations en France et r´eseau hydrographique
simule la p´eriode de J-1 0600 UTC `a J 0600 UTC.
Cependant, le d´elai entre la fin de la p´eriode simul´ee et le lancement de la chaˆıne ´etant relativement court, le syst`eme SAFRAN ne peut utiliser pour son analyse que les donn´ees d’observations qui sont disponibles dans les bases de donn´ees de M´et´eo-France au moment du lancement, soit celles des stations qui alimentent les bases de donn´ees en temps quasi-r´eel. Ceci ne constitue pas l’ensemble des donn´ees climatologiques de M´et´eo-France.
L’ensemble des sorties de la chaˆıne SIM ”temps r´eel” est disponible d`es sa production dans la Base de Donn´ees Analys´ees et Pr´evues (BDAP) de M´et´eo-France.
- la chaˆıne ”SIM climatologie” :
Cette chaˆıne est lanc´ee une fois par mois, vers le 20 de chaque mois M, sur une p´eriode allant du 1er aoˆut de l’ann´ee hydrologique en cours jusqu’`a la fin du mois M-1.
Ceci permet au syst`eme SAFRAN de prendre en compte un nombre d’observations beau- coup plus grand. En effet, de nombreuses informations n’alimentent pas les bases de donn´ees climatologiques en temps r´eel, mais sont envoy´ees `a des dates ult´erieures. Au 20 de chaque
mois, on consid`ere que l’on dispose de la quasi-totalit´e des donn´ees existantes depuis le d´ebut de l’ann´ee hydrologique jusqu’`a la fin du mois pr´ec´edent.
Un des rˆoles de la chaˆıne SIM ”climatologie” est de recaler la chaˆıne temps r´eel. En effet, pour ´eviter toute d´erive et pour se rapprocher au mieux des observations, la chaˆıne SIM ”temps r´eel” est r´einitialis´ee au premier de chaque mois par les sorties de la chaˆıne ”climatologie”.
Il existe de nombreuses applications et utilisations des chaˆınes SIM op´erationnelles, in- ternes `a M´et´eo-France ou externes, dont quelques unes sont pr´esent´ees ici.
Les produits SAFRAN sont en particulier destin´es `a la r´einitialisation quotidienne de la chaˆıne SIR (Safran-Isba-Routes), ou `a la production d’indices de feux de forˆets IFM (Indice Feux M´et´eorologique) sur la France. Ils sont ´egalement fournis `a divers clients.
De plus, un suivi d´ecadaire et mensuel de la s´echeresse est fait par l’´equipe DP/DCLIM/ACP (Analyse du Climat et Publications) grˆace aux sorties SIM.
Ces sorties sont utilis´ees aussi par les cellules s´echeresse (dans les Directions Inter-R´egio- nales de la M´et´eorologie (DIR) et les Centres D´epartementaux de la M´et´eorologie (CDM)), et par le comit´e national s´echeresse (Minist`ere de l’Ecologie, de l’Energie, du D´eveloppement durable et de la Mer). Les produits SIM alimentent en particulier le bulletin mensuel BSH national.
Enfin, SIM est utilis´e au SCHAPI (Service Central Hydro-m´et´eorologique d’Appui `a la Pr´evision des Inondations) du MEEDM, dans le cadre d’une ”Exp´erimentation SIM”. En par- ticulier, une combinaison des param`etres humidit´e initiale des sols (sortie SIM) et pluie pr´evue est utilis´ee comme un indice de risque de crue (´elaboration d’abaques par bassin versant), et participe `a la vigilance crue. SIM contribue ´egalement `a la pr´evision des crues d’origine nivale ou de ruissellement, et fournit en outre les forc¸ages atmosph´eriques et les bilans de surface spatialis´es pour l’initialisation de mod`eles hydrologiques ´ev`enementiels.
Les pr´evisions d’ensemble hydrologiques
Introduction
Le caract`ere chaotique du comportement de l’atmosph`ere fait que, g´en´eralement, les pr´evi- sions des mod`eles m´et´eorologiques deviennent peu fiables au-del`a de quelques jours d’´ech´e- ance. En effet, il s’av`ere que des faibles erreurs ou diff´erences dans l’´etat initial d’un mod`ele peuvent conduire `a des ´evolutions m´et´eorologiques totalement diff´erentes. Ces erreurs auront d’autant plus d’impact sur la pr´evision, que les ph´enom`enes pr´evus seront de petite taille.
Ces derni`eres ann´ees, les mod`eles num´eriques ont consid´erablement ´evolu´e. Cependant, la qualit´e de la pr´evision de certains ph´enom`enes (notamment `a m´eso-´echelle) ne s’est pas am´elior´ee autant qu’attendu. En effet, de nombreuses sources d’incertitude restent pr´esentes dans de tels mod`eles, telles que la r´esolution du mod`ele et les param´etrisations physiques. On pense aussi aux approximations r´ealis´ees sur certaines ´equations, notamment les ´equations de Navier-Stokes dont il n’a pour le moment pas encore ´et´e d´etermin´e de solution exacte (ce probl`eme fait encore partie `a l’heure actuelle des sept probl`emes du mill´enaire en math´emati- ques). Enfin, une source non n´egligeable d’incertitude est issue de la connaissance imparfaite de l’´etat initial de l’atmosph`ere. En effet, les observations sont par endroit tr`es peu denses (oc´eans, d´eserts, ...), et les mesures du profil vertical de l’atmosph`ere ne sont possibles qu’en un petit nombre de points, malgr´e les progr`es r´ealis´es grˆace aux mesures satellitaires. Enfin les mesures en elles-mˆemes sont entˆach´ees d’erreurs qu’il est difficile de d´eterminer pr´ecis´ement. Pour toutes ces raisons, la mise en place de pr´evisions d’ensemble s’est d´evelopp´ee et, de plus, elle s’est av´er´e am´eliorer la qualit´e des pr´evisions. Pour une pr´evision d’ensemble, on ne fournit plus une seule pr´evision d´eterministe qui risque, `a plus ou moins long terme, de diver- ger par rapport `a la r´ealit´e, mais plusieurs sc´enarios plus ou moins probables de l’´evolution de l’atmosph`ere. L’id´ee est ensuite de r´ealiser des statistiques sur l’´ecoulement probable de l’at- mosph`ere. Le principe des pr´evisions d’ensemble repose sur le fait que deux ´etats initiaux tr`es proches peuvent conduire `a des ´evolutions de l’´etat de l’atmosph`ere tr`es diff´erents. Ainsi, on utilise un ensemble d’´etats initiaux, qui vont alimenter le mod`ele de pr´evision m´et´eorologique, en provoquant des sc´enarios envisageables de l’´evolution des diff´erents param`etres du mod`ele. Cette mise en oeuvre et le d´eveloppement de la pr´evision d’ensemble ont ´et´e rendus pos- sibles grˆace au d´eveloppement de la puissance de calcul des super-calculateurs modernes, ainsi que par l’augmentation de la capacit´e de stockage des donn´ees. Cependant, encore au- jourd’hui, la puissance de calcul demeure un facteur limitant `a l’am´elioration des pr´evisions d’ensemble.
Les diff´erentes m´ethodes pour produire ces pr´evisions d’ensemble sont d´ecrites dans la partie suivante. Ensuite sont abord´ees les diverses exp´erimentations men´ees dans la commu- naut´e hydrologique sur les pr´evisions ensemblistes de d´ebits, ainsi que les outils utilis´es pour la v´erification des pr´evisions d’ensemble. Le paragraphe suivant aborde la chaˆıne de pr´evision d’ensemble de d´ebits de M´et´eo-France, de sa mise en oeuvre `a sa validation.