Un nouveau modèle météo américain pour réunir les prévisions météo à court-terme et les modèles climatiques

Un nouveau modèle numérique de prévision du temps entre en phase de test à la NOAA (l’organisme météo américain) pour devenir le potentiel remplaçant du modèle actuel GFS (Global Forecast System).

Le modèle FV3 (Finite Volume 3), développé par le laboratoire en charge de la géophysique des fluides, a été intégré en novembre dernier comme cœur du modèle successeur de GFS, FIM. Jugé plus performant et plus efficace pour exploiter la puissance de calcul des supercalculateurs que son compétiteur (MPAS, développé jusqu’en juillet 2016 par le NCAR), il sera utilisé en parallèle des modèles actuels pour la saison des cyclones 2017. Si les résultats sont probants, il pourrait rentrer en exploitation en mai 2018.

La saison cyclonique 2008 telle que nouvellement simulée par le modèle du laboratoire de dynamique des fluides géophysiques (GFDL) propulsé par FV3 à une résolution de 13km. FV3 améliore la représentation à petite-échelle de phénomènes météorologiques comme les ouragans tout en maintenant la qualité de la circulation à grande échelle.

D’abord développé dans les années 90 pour prévoir les transports chimiques dans l’atmosphère, FV3 a évolué pour devenir un modèle climatique complet. Là où tous les modèles sont spécialisés dans un domaine particulier (comme la prévision opérationnelle globale, la prévision à maille fine ou la prévision à long terme), en utilisant une physique adaptée pour permettre une économie de calcul et produire les résultats en temps limité, le modèle FV3 utilise une physique unifiée et plus complète. Seul l’ECMWF se distinguait jusqu’alors par de telles capacités de modélisation. L’enjeu est donc de taille puisque FV3 aurait l’ambition de détrôner leur modèle considéré comme étant le plus aboutit à ce jour.

Le nom FV3 provient du système de grille utilisé, développé par Shian-Jiann Lin, qui découpe l’atmosphère en un cube sphérique – imaginez une grille cubique que l’on gonfle comme un ballon, ce qui élimine les ambiguïtés aux pôles. Le modèle FIM utilisait quand à lui des grilles icosaédrales, plus complexes.  C’est donc une amélioration de la technique d’intégration spectrale utilisée dans les modèles de production, qui résout le problème de dérive en raison de la perte de masse induite par ce type de calcul, tout en restant très efficace en temps de traitement. De plus, le modèle FV3 a bénéficié de nombreux perfectionnements le rendant parfaitement parallélisable pour une exploitation sur des supercalculateurs massifs.

Plus efficace et plus rapide, le modèle est donc capable de travailler à toutes les échelles avec la physique la plus complète. Il peut produire des prévisions à maille fine de 1km sur des régions d’intérêt et à courte échéance, une prévision globale à 10 jours, ou une tendance climatique de quelques mois à quelques années ; et ce pratiquement au même moment, avec des résultats plus précis pour une meilleure qualité de prévision.

Sources : Paul Voosen, « The Weather Master », Science, 14/04/17, Vol. 356, Issue 6334, pp. 128-131
NOAA, « NOAA to develop new global weather model », 27/07/16