Un nouveau modèle de prévision à Météo-France : Aladin-Réunion

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Un nouveau modèle de prévision à Météo-France : Aladin-Réunion

Ghislain Faure, Samuel Westrelin, Denis Roy

To cite this version:

Ghislain Faure, Samuel Westrelin, Denis Roy. Un nouveau modèle de prévision à Météo-France :

Aladin-Réunion. La Météorologie, Météo et Climat, 2008, 8 (60), pp.29-35. �meteo-00311760�

Un nouveau mod`ele de pr´evision ` a M´et´eo-France : Aladin-R´eunion

Ghislain Faure

, Samuel Westrelin

, Denis Roy

Paru dans La M´ et´ eorologie de f´ evrier 2008

R´ esum´ e

Le centre M´ et´ eo-France de La R´ eunion, assurant un large ´ eventail de pr´ evisions m´ et´ eorologiques sur le sud-ouest de l ' oc´ ean Indien, dispose depuis la fin de l ' ann´ ee 2006 d ' un mod` ele op´ erationnel ` a haute r´ esolution, Aladin-R´ eunion. Il couvre une grande par- tie de cette zone d ' int´ erˆ et ` a la r´ esolution de 10 km, ce qui repr´ esente un gain cons´ equent par rapport ` a celles des mod` eles dispo- nibles jusqu ' alors. Cet apport permet une repr´ esentation bien plus r´ ealiste de la struc- ture des cyclones, ainsi qu ' une mod´ elisation fine de l ' ´ ecoulement atmosph´ erique autour du relief tr` es marqu´ e de l ' ˆ ıle de La R´ eunion.

Des ´ evolutions de ce mod` ele sont pr´ evues d ' ici la prochaine saison cyclonique pour am´ eliorer l ' intensit´ e et le positionnement, analys´ es comme pr´ evus, des cyclones.

Des pr´ evisions vari´ ees et exigeantes Le centre M´ et´ eo-France bas´ e sur l ' ˆıle de La R´ eunion assure un large ´ eventail de pr´ evisions sur l ' ensemble du sud-ouest de l ' oc´ ean Indien, allant de la pr´ evision « classique » du temps sensible sur La R´ eunion ` a la pr´ evision marine sur des zones aussi bien tropicales qu ' australes, en n ' oubliant pas la surveillance cyclonique de l ' ensemble de ce bassin. Cette derni` ere est d ' ailleurs une mis- sion internationale de M´ et´ eo-France, car il a ´ et´ e d´ esign´ e Centre M´ et´ eorologique R´ egional Sp´ ecialis´ e

∗M´et´eo-France – Laboratoire de l'Atmosph`ere et des Cyclones – Unit´e mixte de recherche CNRS - M´et´eo-France - Universit´e de La R´eunion – B.P.4 - 97491 Sainte Clotilde Cedex

†M´et´eo-France – Direction R´egionale de La R´eunion – B.P.4 - 97491 Sainte Clotilde Cedex

Fig. 1 – Domaine de responsabilit´ e du Centre M´ et´ eorologique R´ egional Sp´ ecialis´ e Cyclones de La R´ eunion (bleu fonc´ e) et domaine couvert par Aladin-R´ eunion (rectangle interne, figurant son analyse de pression mer du 26 f´ evrier 2007 ` a 0h UTC)

(CMRS) par l ' Organisation M´ et´ eorologique Mon- diale dans le cadre du programme des Cyclones Tropicaux : cela en fait l ' organisme en charge du suivi des syst` emes tropicaux, de leur stade de for- mation le plus pr´ ecoce jusqu ' ` a leur fin de vie, sur l ' ensemble du sud-ouest de l ' oc´ ean Indien (cf. figure 1 pour les limites de la zone de responsabilit´ e).

M´ et´ eo-France fournit aussi des pr´ evisions sur l ' ´ evolution de ces syst` emes tropicaux : trajectoires, changements d ' intensit´ e et ph´ enom` enes associ´ es comme l ' ´ etat de la mer. Sur la p´ eriode 1970-2000, l ' activit´ e cyclonique sur ce bassin est comparable

`

a celle sur l ' Atlantique Nord, avec une moyenne

annuelle de 10 tempˆ etes tropicales, dont 4 qui at-

teignent le stade de cyclones. On peut se reporter

utilement ` a Roux et Viltard (1997) pour avoir un point complet sur les ph´ enom` enes cycloniques, sans toutefois trop s ' attacher ` a la partie traitant de la mod´ elisation des cyclones, ce domaine ayant forte- ment progress´ e au cours de ces dix derni` eres ann´ ees, La pr´ evision du temps sensible sur La R´ eunion est ´ egalement une activit´ e tr` es exigeante. Le croise- ment entre un relief accident´ e, culminant ` a plus de 3000 m, et le r´ egime des aliz´ es procure une forte dis- sym´ etrie climatique et un grand nombre de micro- climats, le tout sur un territoire inscrit dans un cercle de seulement 25km de rayon. Ce relief impor- tant, lorsqu ' il est conjugu´ e ` a des conditions cyclo- niques, produit ´ egalement des ´ episodes pluvieux de forte intensit´ e sur de longues p´ eriodes. C ' est ainsi que La R´ eunion d´ etient les records du monde de pr´ ecipitations pour les p´ eriodes comprises entre 12 heures et 15 jours.

Tout ceci cr´ e´ e, peut-ˆ etre encore plus qu ' ailleurs, une forte attente des pr´ evisionnistes sur la qualit´ e des mod` eles num´ eriques de pr´ evision. Les plus uti- lis´ es op´ erationnellement sont celui du Centre Eu- rop´ een de Pr´ evision Num´ erique ` a Moyen Terme (CEPMMT) et celui de M´ et´ eo-France d´ edi´ e ` a l ' outre-mer, Arp` ege Tropiques. Ces mod` eles glo- baux, couvrant donc l ' ensemble de la plan` ete, sont de tr` es bonne qualit´ e, mais leurs r´ esolutions rela- tivement limit´ ees, de respectivement 25 et 55 km, les rendent incapables de simuler correctement cer- tains comportements m´ et´ eorologiques. C ' est le cas de l ' intensit´ e des cyclones, qui reste largement sous- estim´ ee, mais ´ egalement des importants effets oro- graphiques cr´ e´ es par l ' ˆıle de La R´ eunion, qui ne sont pas du tout repr´ esent´ es ` a 55 km et commencent tout juste ` a l ' ˆ etre ` a 25 km.

Ce constat am` ene naturellement ` a ´ etudier la per- tinence sur cette zone tropicale du mod` ele ` a aire limit´ ee qu ' utilise M´ et´ eo-France sur la m´ etropole, Aladin-France. Ce dernier d´ elivre depuis de nom- breuses ann´ ees des pr´ evisions ` a r´ esolution d ' environ 10 km, affinant consid´ erablement celle du mod` ele global coupleur (Pailleux et al., 2000). Plu- sieurs exp´ erimentations ont permis d ' entrevoir que l ' utilisation de ce mod` ele sur l ' oc´ ean Indien per- mettrait d ' am´ eliorer le relief de La R´ eunion ainsi que la repr´ esentation des cyclones. Fort de ce constat, M´ et´ eo-France a d´ ecid´ e d ' utiliser ce nou- veau mod` ele, baptis´ e Aladin-R´ eunion, de fa¸ con op´ erationnelle ` a compter du 23 octobre 2006. De-

puis cette date, utilisant les ressources du super- calculateur de M´ et´ eo-France ` a Toulouse, il ´ etablit bi-quotidiennement des pr´ evisions pour les deux prochains jours. Ces derni` eres sont envoy´ ees au centre r´ egional de M´ et´ eo-France ` a La R´ eunion d` es qu ' elles sont disponibles pour y ˆ etre exploit´ ees par les ´ equipes de pr´ evisionnistes.

Cet article expose les principales caract´ eristiques d ' Aladin-R´ eunion, puis dresse un premier bilan de ses performances concernant la pr´ evision des cy- clones et celle du temps sensible sur La R´ eunion.

Enfin les diff´ erentes pistes suivies actuellement pour am´ eliorer ce mod` ele sont ´ evoqu´ ees.

Caract´ eristiques d ' Aladin-R´ eunion Domaine

A l ' instar d ' Aladin-France, Aladin-R´ eunion utilise une r´ esolution de 9,5 km, ce qui repr´ esente un gain important par rapport ` a la r´ esolution des mod` eles globaux existants. Cela a toutefois ´ et´ e une contrainte pour le choix du domaine : couvrir la totalit´ e de la zone de responsabilit´ e du CMRS s ' est r´ ev´ el´ e trop coˆ uteux pour la puissance de calcul disponible. La priorit´ e a alors ´ et´ e de couvrir l ' ensemble des surfaces habit´ ees de cette zone, avec une extension g´ eographique de 5 ` a 30 ° S, et de 35

`

a 75 ° E (cf. figure 1). Outre bien sˆ ur sa latitude tropicale, son originalit´ e est d ' ˆ etre un domaine ma- ritime ` a 88%, ce qui n ' est pas sans cons´ equence sur les types et la densit´ e d ' observations disponibles.

Analyse 3D-Var

Aladin-R´ eunion est ´ egalement dot´ e de son propre syst` eme d ' assimilation, identique ` a celui d ' Aladin-France d´ ecrit par Fischer et al. (2006).

Cette assimilation variationnelle ` a 3 dimensions,

ou analyse 3D-Var, implique qu ' il n ' a besoin des

valeurs de son mod` ele coupleur, Arp` ege Tropiques

en l ' occurrence, qu ' aux limites lat´ erales de son

domaine. Pour tous les points ` a l ' int´ erieur il est

autonome : avant chaque pr´ evision, Aladin ´ etablit

une image de l ' ´ etat de l ' atmosph` ere ` a ce moment

pr´ ecis. Cet ´ etat, appel´ e analyse, constitue le point

de d´ epart du mod` ele de pr´ evision et doit donc ˆ etre

le plus r´ ealiste possible. L ' algorithme 3D-Var uti-

lise d ' une part toutes les observations disponibles

autour de l ' heure d ' analyse et d ' autre part sa

derni` ere pr´ evision ` a courte ´ ech´ eance qui est valide

`

a cet instant. L ' analyse finale est un compromis entre ces deux contributions, ` a savoir d ' un cˆ ot´ e des

´

echantillons de la r´ ealit´ e et de l ' autre une ´ ebauche vue par le mod` ele. Cette analyse 3D-Var n ' est pas tr` es coˆ uteuse en temps de calcul, ce qui permet de la mettre en oeuvre ` a haute r´ esolution (9,5 km comme pour les pr´ evisions), aspect int´ eressant pour l ' analyse des cyclones comme nous le verrons plus tard.

Adaptations tropicales

Aladin-R´ eunion est donc une version tr` es proche de l ' Aladin d´ eploy´ e sur la France m´ etropolitaine, mais les latitudes tropicales du domaine n´ ecessitent certaines adaptations sp´ ecifiques. C ' est le cas tout d ' abord des statistiques d ' erreur du mod` ele,

´

el´ ement dont a besoin l ' analyse 3D-Var. Elles ont dˆ u ˆ etre calcul´ ees sp´ ecifiquement pour le domaine d ' Aladin-R´ eunion, car elles diff` erent nettement entre une zone tropicale et une zone temp´ er´ ee (Montmerle et al., 2006). Un deuxi` eme point est la prise en compte, dans la phase d ' assimilation, de la variation du param` etre de Coriolis avec la latitude, grˆ ace ` a l ' utilisation d ' un b´ eta-plan. Ce gradient latitudinal est en effet plus marqu´ e en zone tropicale qu ' aux latitudes temp´ er´ ees. Enfin une projection de Mercator a ´ et´ e choisie car plus adapt´ ee aux latitudes couvertes par le domaine.

Utilisation d ' une pseudo-observation

Une particularit´ e de l ' assimilation d ' Aladin- R´ eunion est son utilisation forc´ ee d ' une « pseudo- observation » de la pression mer au centre des cyclones. La qualification de « pseudo » vient que cette observation n ' est pas issue d ' une me- sure directe mais de l ' estimation que font les pr´ evisionnistes des caract´ eristiques d ' un syst` eme tropical : ` a partir d ' images satellitaires, l ' analyse de Dvorak (Dvorak, 1984 ; Velden et al., 2006) leur permet d ' estimer empiriquement certaines ca- ract´ eristiques d ' un syst` eme tropical, comme sa pression centrale et la valeur de son maximum de vent ` a 10m. Cette m´ ethode, utilis´ ee sur tous les bas- sins cycloniques du monde depuis les ann´ ees 1970, permet d ' appr´ ehender l ' intensit´ e d ' un syst` eme tro- pical malgr´ e l ' absence d ' observations in situ (par des avions, bou´ ees, etc.).

Contrairement ` a toutes les autres observations disponibles pour l ' analyse 3D-Var, cette pseudo- observation est forc´ ee, c ' est ` a dire qu ' elle sera uti-

Fig. 2 – Projection au sol des observations du 26 f´ evrier 2007 ` a 00h UTC : les points blancs repr´ esentent toutes les observations disponibles ; les points noirs celles utilis´ ees par Aladin-R´ eunion pour son analyse ; les croix situent les pseudo- observations suppl´ ementaires (en noir la pression mer centrale, en rouge le vortex 3D de vent)

lis´ ee lors de l ' analyse mˆ eme si le contrˆ ole qua- lit´ e la rejette. Ce dernier cas est en effet assez fr´ equent car les valeurs extrˆ emes rencontr´ ees dans les cyclones peuvent facilement paraˆıtre aberrantes

`

a l ' algorithme v´ erifiant la coh´ erence des donn´ ees d ' observation.

L ' int´ erˆ et de fournir cette pseudo-observation ` a Aladin-R´ eunion prend tout son sens quand on exa- mine les observations utilis´ ees ` a proximit´ e d ' un cy- clone (cf. figure 2, points noirs).

La grande majorit´ e du domaine se situant sur l ' oc´ ean loin de tout point de mesure conventionnel, seules des mesures satellitaires sont disponibles.

Or ces derni` eres ne sont utilis´ ees par le mod` ele que

lorsqu ' elles sont effectu´ ees en ciel clair, c ' est ` a dire

sur une zone sans pluie et mˆ eme sans nuage. Ainsi,

avec ces seules observations, l ' analyse d ' Aladin

d´ eriverait par rapport ` a la r´ ealit´ e car elle ne

disposerait pas de suffisamment d ' informations

pour recaler le cyclone (en position et en in-

tensit´ e), ce qui hypoth´ equerait les pr´ evisions

faites en aval. L ' ajout d ' une pseudo-observation

(repr´ esent´ ee par la croix noire sur la figure 2)

pallie en partie ce manque ; c ' est une m´ ethode simpliste qui peut donner de bons r´ esultats mais reste perfectible comme nous le verrons par la suite.

Apports d ' Aladin-R´ eunion Cyclones

L ' un des apports ind´ eniables d ' Aladin-R´ eunion est sa capacit´ e ` a simuler des cyclones ayant une structure r´ ealiste. Tout d ' abord, sa r´ esolution lui permet de cr´ eer les gradients tr` es marqu´ es (de vent, pression, etc.) que l ' on retrouve dans les syst` emes tropicaux. Ensuite Aladin-R´ eunion est capable de simuler des cyclones ayant une in- tensit´ e beaucoup plus proche de l ' intensit´ e r´ eelle que celle ´ etablie par les mod` eles globaux. Ce der- nier point est ´ egalement li´ e ` a sa r´ esolution plus fine, l ' intensit´ e des syst` eme tropicaux ´ etant gou- vern´ ee par une tr` es large gamme d ' ´ echelles spa- tiales qu ' appr´ ehende mieux Aladin. Mˆ eme dans les quelques occasions o` u les mod` eles globaux arrivent

`

a intensifier de mani` ere correcte des cyclones -les plus ´ etendus-, leur structure est de toute fa¸ con beaucoup moins bien simul´ ee que par Aladin. Ce fut le cas lors du passage de Gam` ede, vaste cyclone tropical, ` a quelques centaines de kilom` etres au nord de La R´ eunion en f´ evrier 2007 : la figure 3 montre sa structure verticale en temp´ erature, simul´ ee res- pectivement par les mod` eles Arp` ege Tropiques, CEPMMT et Aladin-R´ eunion. Chacun d ' entre eux arrive ` a ´ elaborer une structure plutˆ ot conforme

`

a la th´ eorie, avec en altitude le coeur chaud ca- ract´ eristique des cyclones tropicaux. Toutefois les deux mod` eles globaux repr´ esentent un coeur chaud tr` es ´ etal´ e, notamment sur la verticale, alors que ce- lui propos´ e par Aladin, plus compact, correspond bien mieux ` a la structure typique d ' un cyclone (Frank, 1977).

Ce meilleur comportement s ' agissant de la struc- ture des cyclones n ' a toutefois pas engendr´ e de b´ en´ efice sur leur position analys´ ee, car Aladin- R´ eunion affiche une erreur moyenne de 130 km

`

a l ' ´ ech´ eance 0h (cf. figure 4). Elle est compa- rable ` a celle d ' Arp` ege Tropiques, mod` ele global qui utilise aussi une pseudo-observation forc´ ee de pression mer au centre du cyclone mais dispose d ' une r´ esolution spatiale moindre. Cette erreur, p´ enalisante quand les syst` emes s ' approchent des cˆ otes car les ph´ enom` enes les plus dangereux se trouvent ` a proximit´ e du centre du cyclone, peut

Fig. 3 – Coupes ouest-est d ' anomalie de temp´ erature, entre la surface et 100 hPa, du cyclone Gam` ede le 27 f´ evrier ` a 0h, ayant alors une pression mer centrale estim´ ee ` a 952 hPa. Pour chaque niveau vertical, l ' anomalie de temp´ erature en un point est calcul´ ee comme la diff´ erence entre la temp´ erature en ce point et la temp´ erature moyenne de ce niveau sur une zone de 2000 par 2500 km.

Isolignes tous les 1 ° C, reliefs de Madagascar (` a gauche) et de La R´ eunion (` a droite). De haut en bas : Analyse d ' Arp` ege Tropiques : pression mer

= 950 hPa ; Analyse du CEPMMT : pression mer

= 957 hPa ; Analyse d ' Aladin-R´ eunion (version de

d´ eveloppement) : pression mer = 949 hPa

Fig. 4 – Erreurs de position du centre du syst` eme, en fonction des ´ ech´ eances, de quatre mod` eles pour les syst` emes tropicaux de la p´ eriode du 29 jan- vier (0h UTC) au 15 mars 2007 (12h UTC) ;

´

echantillons homog` enes entre les mod` eles et com- prenant de 76 ` a 50 ´ el´ ements selon les ´ ech´ eances.

ˆ

etre en grande partie corrig´ ee en fournissant au mod` ele d ' autres pseudo-observations. A partir des quelques caract´ eristiques (pression mer au centre, force et rayon du vent maximal en surface) d ' un syst` eme tropical ´ etablies par les pr´ evisionnistes, il est possible de restituer le champ de vent tri- dimensionnel en utilisant un mod` ele analytique (Holland, 1980). Ainsi des pseudo-observations de vent en trois dimensions peuvent ˆ etre forc´ ees lors de l ' analyse 3D-Var d ' Aladin, conjointement ` a la pseudo-observation de pression mer. La figure 2 montre un exemple de pseudo-observations de vent (croix rouges) qui, grˆ ace ` a leur densit´ e dans une zone sans autre observation, vont permettre ` a la fois de beaucoup mieux repositionner le syst` eme et d ' assurer un meilleur ´ etalonnage de son intensit´ e qu ' avec la seule pseudo-observation de pression.

Pour ´ evaluer l ' apport de cette nouvelle tech- nique, des exp´ eriences ont ´ et´ e men´ ees entre fin jan- vier et mi-mars 2007, un mois et demi pendant le- quel l ' activit´ e cyclonique sur la zone couverte par Aladin ne s ' est arrˆ et´ ee que huit jours. La comparai- son s ' est faite entre les mod` eles CEPMMT, Arp` ege Tropiques, Aladin-R´ eunion op´ erationnel et Aladin- R´ eunion avec en plus les pseudo-observations de vent en 3D.

Le CEPMMT a obtenu un bon r´ esultat en suivi de trajectoire (cf. figure 4), alors que la mauvaise initialisation d ' Aladin op´ erationnel res- sort. L ' ajout des pseudo-observations de vent dimi- nue consid´ erablement l ' erreur de position pour ce

Fig. 5 – Erreurs d ' intensit´ e (vue par la pression mer au centre du syst` eme) : racine carr´ ee des erreurs quadratiques moyennes ( lignes pleines) et biais (lignes pointill´ ees avec symboles), de quatre mod` eles pour les syst` emes tropicaux de la p´ eriode du 29 janvier (0h UTC) au 15 mars 2007 (12h UTC) ; ´ echantillons homog` enes entre les mod` eles et comprenant de 76 ` a 50 ´ el´ ements selon les

´

ech´ eances.

mod` ele : le repositionnement ` a l ' analyse (´ ech´ eance 0 sur les graphiques) devient excellent avec 30 km d ' erreur moyenne et, mˆ eme si la croissance d ' erreur est un peu plus forte que dans la ver- sion op´ erationnelle, l ' erreur de position ` a 30h d ' ´ ech´ eance reste en-dessous de l ' erreur initiale d ' Aladin op´ erationnel.

Les analyses et pr´ evisions d ' intensit´ e, vue par la pression mer au centre des syst` emes tropi- caux, donnent un classement diff´ erent des mod` eles comme le montre la figure 5, qui synth´ etise les erreurs moyennes globales ainsi que le biais des mod` eles ` a diff´ erentes ´ ech´ eances. La haute r´ esolution de l ' assimilation d ' Aladin lui permet d ' analyser les intensit´ es avec moins de biais (lignes avec ti- rets et symboles) que les mod` eles globaux. Au fil des ´ ech´ eances, les r´ esultats sont plus mitig´ es : le biais des mod` eles globaux ´ evolue peu au fil des

´

ech´ eances et reste de l ' ordre de 30 hPa. En revanche Aladin-R´ eunion op´ erationnel montre une tendance

`

a trop intensifier les syst` emes d` es les ´ ech´ eances

24-30h, ce comportement ´ etant fortement att´ enu´ e

avec l ' ajout des pseudo-observations de vent. En-

fin, en s ' attachant ` a l ' erreur globale des mod` eles

en terme d ' intensit´ e (traits pleins), Aladin-R´ eunion

avec l ' ensemble des pseudo-observations sort tr` es

nettement du lot ` a toutes les ´ ech´ eances avec une

erreur inf´ erieure ` a 20 hPa jusqu ' ` a 30h d ' ´ ech´ eance,

alors que la version actuellement op´ erationnelle est

Fig. 6 – relief de La R´ eunion tel qu ' il est vu par 3 mod` eles, et pour comparaison topographie ` a 500m de r´ esolution du relief r´ eel

p´ enalis´ ee par ses ´ ecarts qui peuvent ˆ etre importants au del` a de 24h.

Au final, l ' utilisation forc´ ee des pseudo- observations de vent en 3D conjointement ` a celle de pression mer am´ eliore tr` es nettement les pr´ evisions de trajectoire et d ' intensit´ e des cyclones, c ' est pourquoi cette m´ ethode sera utilis´ ee par la version op´ erationnelle d ' Aladin-R´ eunion d` es la saison cyclonique 2007-2008.

Vent sur La R´ eunion

Aladin-R´ eunion constitue une avanc´ ee impor- tante pour la pr´ evision du temps sensible sur l ' ˆıle de La R´ eunion, en particulier pour le vent. Cela vient de sa capacit´ e ` a bien mieux appr´ ehender le relief important de cette ˆıle par rapport aux autres mod` eles (cf. figure 6), avec par exemple une altitude maximale de 2200m qui apparaˆıt r´ ealiste par rap- port aux 3070m du point culminant de l ' ˆıle, le Pi- ton des Neiges. Sa r´ esolution reste cependant trop faible pour d´ ecrire avec r´ ealisme le relief accident´ e

`

a l ' int´ erieur de l ' ˆıle : il agr` ege le massif montagneux central du Piton des Neiges avec celui, situ´ e au sud-est, du Piton de la Fournaise ; il ne repr´ esente pas non plus les 3 cirques pr´ esents autour du Pi- ton des Neiges. C ' est donc principalement au ni- veau du littoral qu ' Aladin-R´ eunion apporte le plus d ' informations nouvelles en vent.

La R´ eunion constitue un obstacle important,

´

emergeant au milieu de l ' oc´ ean, ` a l ' ´ ecoulement de

Fig. 7 – Pr´ evisions du vent ` a 10m, ` a l ' ´ ech´ eance 9h, par les mod` eles op´ erationnels du 7 mars 2007 ` a 0h UTC

l ' atmosph` ere, ce qui g´ en` ere en aval d ' importantes turbulences dans le champ de vent. Alors que les mod` eles globaux ne font au mieux que les esquisser, Aladin-R´ eunion arrive ` a bien simuler ces effets (cf.

figure 7), car ils sont directement li´ es ` a la bonne repr´ esentation du relief. Ils apparaissent r´ ealistes et conformes ` a l ' exp´ erience des pr´ evisionnistes : d´ eventement de la zone directement expos´ ee au flux g´ en´ eral, acc´ el´ erations les plus fortes sur les cˆ otes pa- rall` eles ` a ce flux, et pr´ esence en aval d ' un « retour

» , vent qui concerne la cˆ ote sous le vent et dont le sens est globalement oppos´ e ` a celui du flux g´ en´ eral.

De plus il a ´ et´ e constat´ e qu ' Aladin simule bien le fait qu ' une l´ eg` ere variation de la direction et/ou de la force du vent synoptique puisse faire varier consid´ erablement le vent en aval de l ' ˆıle. Au final on obtient donc avec ce mod` ele un champ de vent complexe, avec des diff´ erences de vitesse et de di- rection importantes sur des distances tr` es courtes.

Ces d´ etails constituent une r´ eelle avanc´ ee pour la pr´ evision, car ils ne pouvaient auparavant qu ' ˆ etre d´ eduits empiriquement ` a partir des mod` eles glo- baux.

Au del` a de leur apparente pertinence, il faut s ' assurer que toutes ces pr´ ecisions du mod` ele soient bien r´ ealistes en les confrontant aux observations.

Le plus d´ elicat est la validation des perturbations

du champ de vent simul´ ees dans l ' environnement

maritime proche, car il n ' y a aucune mesure in

situ. Des validations indirectes peuvent toutefois se

faire assez fr´ equemment grˆ ace aux formations nua-

geuses, li´ ees ` a la d´ eformation des lignes de flux, qui se d´ eveloppent en aval de l ' ˆıle : une superposition entre les images satellitaires et le vent pr´ evu par Aladin permet alors d ' estimer la pertinence de ce dernier. Parmi ces situations, deux ont ´ et´ e excep- tionnelles tant par leur dur´ ee que par la qualit´ e de validation qu ' elles ont procur´ ee. La premi` ere est due ` a la pr´ esence d ' un panache de nuages visible sur plusieurs images satellitaires cons´ ecutives. Il s ' est form´ e en aval de l ' ˆıle, sous l ' influence d ' un flux de sud-est. La figure 8 montre une de ces images satel- litaires avec la pr´ evision d ' Aladin correspondante.

Le mod` ele simule clairement un tel panache de nuages, r´ ealiste tant dans sa forme que son exten- sion, ce qui valide le bon comportement d ' Aladin- R´ eunion pour cette date. La seconde situation, en- core plus rare, fut provoqu´ ee par l ' ´ eruption du Pi- ton de la Fournaise en avril 2007. D ' importants d´ egagements de dioxyde de soufre (SO

) ont eu lieu sur le site de l ' ´ eruption, au sud-est de l ' ˆıle, provoquant pendant plusieurs jours une forte pol- lution des zones alentours mais ´ egalement du lit- toral ouest. Cette situation, qui peut paraˆıtre in- compr´ ehensible avec un r´ egime d ' aliz´ es d ' est, prend tout son sens quand on examine la figure 9 : la circu- lation du SO

depuis le lieu de l ' ´ eruption jusqu ' au littoral ouest est bien mat´ erialis´ ee sur l ' image sa- tellitaire (en bleut´ e) et apparaˆıt tr` es bien corr´ el´ ee au retour de vent d´ evelopp´ e par Aladin en aval de l ' ˆıle. Par ailleurs diff´ erentes petites structures pr´ esentes sur cette image semblent valider d ' autres aspects de ce champ de vent Aladin ; c ' est le cas de la bande nuageuse au nord-ouest de l ' ˆıle (en blanc) qui co¨ıncide parfaitement avec une confluence du vent pr´ evu par le mod` ele.

Ces cas de validation indirecte sont tr` es int´ eressants mais ils se ne se font pas ` a fr´ equence r´ eguli` ere. C ' est pourquoi la confrontation syst´ ematique entre les param` etres pr´ evus par Aladin-R´ eunion et les observations disponibles sur l ' ˆıle est importante, ce qui fait l ' objet de la partie ci-apr` es. Pour le vent, les observations utilis´ ees sont essentiellement celles mesur´ ees sur le littoral, car les diff´ erences entre le relief r´ eel et celui, forc´ ement liss´ e, vu par le mod` ele rendent caduques les comparaisons de vent ` a l ' int´ erieur de l ' ˆıle.

Contrˆ ole par les pr´ evisionnistes

Afin de quantifier l ' apport d ' Aladin-R´ eunion, les pr´ evisionnistes de M´ et´ eo-France ` a La R´ eunion ont

Fig. 8 – Flux ` a 10m (lignes noires) et Th´ eta ' w ` a 850 hPa (plages de couleurs sur l ' oc´ ean) pr´ evus

`

a l ' ´ ech´ eance 24h par Aladin-R´ eunion le 28 juin 2006 ` a 0h UTC (version pr´ e-op´ erationelle) ; en vi- gnette composition color´ ee de nuit issue du satellite NOAA 18 du mˆ eme jour ` a 22h48 UTC. (Th´ eta ' w : temp´ erature pseudoadiabatique potentielle du ther- mom` etre mouill´ e)

Fig. 9 – Vent ` a 500m pr´ evu ` a l ' ´ ech´ eance 9h

par Aladin-R´ eunion le 5 avril 2007 ` a 0h UTC

(fl` eches rouges), superpos´ e avec une image visible,

de r´ esolution 250m, issue du satellite AQUA le

mˆ eme jour ` a 10h UTC

Fig. 10 – R´ esultats du contrˆ ole, fait ` a grande

´

echelle autour de La R´ eunion sur les 12 premi` eres heures d ' ´ ech´ eance, des mod` eles Aladin-R´ eunion, Arp` ege Tropiques et du mod` ele du CEPMMT ; p´ eriode de d´ ecembre 2006 ` a mai 2007.

effectu´ e un contrˆ ole syst´ ematique des ´ ech´ eances courtes -jusqu ' ` a 12 heures- des mod` eles num´ eriques dont ils disposent. Il consiste tout d ' abord ` a clas- ser ces mod` eles ` a l ' aide de consid´ erations de grande

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echelle, en altitude et en surface. Ensuite, si l ' ´ etat de l ' atmosph` ere d´ ecrit par Aladin est pertinent au niveau synoptique, les pr´ evisionnistes ´ evaluent son apport de fine ´ echelle sur La R´ eunion. Ce contrˆ ole, dont est pr´ esent´ e ici un bilan sur les 6 mois cou- vrant la p´ eriode de d´ ecembre 2006 ` a mai 2007, a permis de formaliser de fa¸ con objective les qualit´ es et d´ efauts per¸ cus d ' Aladin-R´ eunion.

Le premier point de satisfaction vient de la tr` es bonne coh´ erence entre l ' analyse d ' Aladin et la r´ ealit´ e ` a l ' ´ echelle synoptique, estim´ ee par des images ou des mesures satellitaires (cf. figure 10).

En effet, sur chacun des crit` eres permettant de juger s ' il repr´ esente bien les structures de grande

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echelle, Aladin-R´ eunion d´ epasse les 90% de « tr` es bon » ou « correct » , ce qui valide compl` etement la bonne qualit´ e son analyse. On peut ´ egalement noter que cette qualit´ e per¸ cue est proche de celle du mod` ele du CEPMMT, et qu ' elle apparaˆıt sensi- blement meilleure que celle d ' Arp` ege Tropiques.

Les r´ esultats de l ' ´ evaluation des ph´ enom` enes de fine ´ echelle que simule Aladin sont ´ egalement sa- tisfaisants (cf. figure 11). Le vent de surface au niveau de La R´ eunion est jug´ e comme fournis- sant une indication « tr` es bonne » ou « r´ ealiste

» dans plus de 97% des cas, ce qui corrobore la pertinence, vue au paragraphe pr´ ec´ edent, de ce pa-

Fig. 11 – R´ esultats du contrˆ ole d ' Aladin-R´ eunion

`

a petite ´ echelle sur l ' ˆıle de La R´ eunion, pour les 12 premi` eres heures d ' ´ ech´ eance ; p´ eriode de d´ ecembre 2006 ` a mai 2007.

ram` etre. C ' est d ' ailleurs celui pour lequel l ' apport d ' Aladin est le plus net : il permet la d´ elimitation des zones d´ event´ ees et de celles soumises aux vents les plus forts, ainsi qu ' une bonne estimation de la force de ces derniers. Les r´ esultats sont ´ egalement tr` es bons quand il s ' agit d ' ´ evaluer l ' aide du mod` ele pour pr´ evoir l ' ennuagement diurne sur l ' ˆıle (94%

de « tr` es bon » ou « r´ ealiste » ). En revanche les scores concernant la localisation des pr´ ecipitations marquent le pas, les avis « peu r´ ealiste » et « mau- vais » culminant alors ` a 57%. Les d´ efauts d ' Aladin ont ´ et´ e clairement identifi´ es puisque celui-ci sous- estime l ' advection de pr´ ecipitations sur le relief lors d ' aliz´ es humides et surestime les pr´ ecipitations convectives sous le vent, probl` emes sp´ ecifiques qui ne se manifestent pas en m´ etropole et n´ ecessitent donc un travail d ' adaptation tropicale.

Ce contrˆ ole prouve qu ' Aladin-R´ eunion apporte de l ' information int´ eressante ` a l ' ´ echelle synoptique, ce qui lui vaut d ' ˆ etre souvent choisi comme mod` ele de r´ ef´ erence par les pr´ evisionnistes. De plus les d´ etails de fine ´ echelle qu ' il est le seul mod` ele ` a of- frir s ' av` erent, au b´ emol pr` es des pr´ ecipitations, tr` es pertinents et utiles aux pr´ evisionnistes.

Perspectives

Apr` es 8 mois d ' existence op´ erationnelle, on peut

dresser un premier bilan tout ` a fait honorable

d ' Aladin-R´ eunion. Son utilit´ e dans la pr´ evision du

temps sensible sur l ' ˆıle de La R´ eunion et sur les

zones alentours a ´ et´ e largement ´ eprouv´ ee. Concer-

nant les cyclones, Aladin t´ emoigne d ' une bonne ca-

pacit´ e ` a repr´ esenter leur structure mais sans en tirer

un r´ eel b´ en´ efice pour l ' heure suite ` a une initialisa-

tion imparfaite. Une parade est cependant propos´ ee et devrait consid´ erablement am´ eliorer ses perfor- mances en pr´ evision cyclonique d` es la prochaine saison humide.

Ce mod` ele va continuer ` a ´ evoluer. Il va profiter d ' am´ eliorations communes ` a Aladin-France, dont une prochaine augmentation de r´ esolution verticale, notamment en basses couches ce qui joue un rˆ ole important dans la phase d ' intensification des cy- clones ; une nouvelle param´ etrisation de la convec- tion profonde viendra ´ egalement perfectionner son comportement, avec une am´ elioration attendue des pr´ ecipitations pr´ evues sur l ' ouest de l ' ˆıle de La R´ eunion.

D ' autres pistes, plus sp´ ecifiques ` a la pr´ evision cyclonique, sont ´ egalement suivies. Des travaux en cours, visant ` a assimiler des informations d ' humidit´ e issues de mesures satellitaires en mi- lieu nuageux et pluvieux, devraient profiter ` a l ' analyse et ` a la pr´ evision des syst` emes tropicaux en am´ eliorant la description de leur environne- ment imm´ ediat, dans lequel peu d ' observations sont actuellement disponibles. Une autre am´ elioration envisag´ ee est la cr´ eation d ' une analyse ` a haute r´ esolution de la temp´ erature de surface de la mer, qui utilise des donn´ ees satellitaires micro-onde, lesquelles permettent des mesures ` a travers les nuages et donc appr´ ehendent rapidement le refroi- dissement de l ' oc´ ean dans le sillage des cyclones.

Cette temp´ erature, qui r´ esume actuellement dans le mod` ele Aladin ` a elle seule le r´ eservoir d ' ´ energie disponible pour les syst` emes tropicaux, b´ en´ eficiera alors de structures et de valeurs plus r´ ealistes.

L ' objectif ` a plus long terme est de repr´ esenter au mieux cette r´ eserve d ' ´ energie que constituent, pour les cyclones, les premi` eres dizaines de m` etres de l ' oc´ ean, en couplant Aladin-R´ eunion ` a un mod` ele simplifi´ e d ' oc´ ean.

Toutes ces ´ evolutions sont n´ ecessaires pour faire progresser la qualit´ e des pr´ evisions d ' intensit´ e des cyclones, laquelle stagne depuis plusieurs d´ ecennies alors que celle des pr´ evisions de trajectoire a conti- nuellement progress´ e dans le mˆ eme laps de temps.

Remerciements

Les auteurs souhaitent remercier toutes les

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equipes de M´ et´ eo-France sans l ' aide desquelles Aladin-R´ eunion ne d´ elivrerait pas ses pr´ evisions

quotidiennes. Cˆ ot´ e toulousain, nous nous sommes appuy´ e en particulier sur les ´ equipes du GMAP du Centre National de Recherches M´ et´ eorologiques, de COMPAS de la Direction de la Pr´ evision ainsi que celles de la division OP de la Direction des Syst` emes d ' Information. Cˆ ot´ e r´ eunionnais nous avons pu compter sur l ' investissement de tous nos coll` egues pr´ evisionnistes et sur celui des membres actuels et pass´ es de la Cellule Recherche Cyclone.

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