**Les pages qui constituent ce lien ont donc pour objectif de préciser un certain nombre de notions essentielles pour essayer de "comprendre" le temps et le climat.
Nota: J'suis pas météorologiste: "C'est pas moi, c'est LUI", c'est Google!!!
mais si vous voulez ajouter un § me le dire...
Le temps, comme chacun peut s'en rendre compte, est variable et les processus qui interviennent pour lui donner tel ou tel
aspect sont multiples et interactifs.
La météorologie est une science très complexe dans laquelle interviennent plusieurs
disciplines scientifiques allant des mathématiques à la chimie en passant par la cosmologie et la physique.
Elle fait aussi appel à des notions techniques dont la spécificité peut dérouter l'auditeur ou le lecteur de bulletins
météorologiques non averti.
Mais le météorologiste n'a d'autre possibilité, pour décrire le temps qu'il prévoit, que de faire appel ces notions techniques
particulières.
Le principe de la prévision numérique du temps est de simuler sur un ordinateur l’évolution de l’atmosphère de manière réaliste, plus vite qu’elle ne se déroule
dans la réalité.
Cette simulation repose sur les lois physiques qui gouvernent l’évolution atmosphérique. Les principales sont celles de la mécanique des fluides.
Elles sont complétées par celles d’autres processus présents dans l’atmosphère : des changements d’état (l’eau se condense ou s’évapore), beaucoup de turbulence
et de nombreuses interactions avec la surface et même l’espace.
La première étape de la démarche consiste à formuler des hypothèses cohérentes sur la nature du milieu atmosphérique et les principales interactions en jeu dans
son évolution.
Par exemple, on suppose l’atmosphère composée d’un mélange idéal de gaz parfaits chargé de particules solides ou liquides.
Ces hypothèses reçoivent une traduction mathématique rigoureuse qui conduit à décrire les différentes interactions à laquelle est soumise une particule fluide
de masse unité (ou de volume unité) pendant un temps infinitésimal. On obtient ainsi un système d’équations différentielles non-linéaires qui respecte de grands principes
physiques, comme la conservation de l’énergie ou de la masse.
Il s’agit alors de trouver des solutions à ce système d’équations.
Sur le plan mathématique, il s’agit d’un problème dit aux conditions initiales . La construction de solutions à partir d’équations différentielles fait intervenir
des termes inconnus nouveaux qui sont déterminés par la connaissance d’un état initial . Ceci introduit un élément fondamental, la nécessité de représenter le temps qu’il
fait au début de la prévision avec la même forme physique et mathématique que celle qui intervient dans le système d’équations à résoudre.
On sait peu de choses sur les propriétés mathématiques des systèmes d’équations utilisés pour la prévision du temps.
Ils représentent des systèmes dynamiques très complexes, dissipatifs, forcés. Ils présentent pour la plupart une sensibilité à l’état initial elle-même assez compliquée,
fonction du temps qu’il fait et du type de phénomène examiné. Elle se traduit par l’existence de solutions très différentes à partir de certains états initiaux très voisins.
C’est un autre aspect fondamental qui transparaît ici, celui de la prévisibilité limitée de l’atmosphère.
On sait peu de choses, en particulier, on ne connaît pas de solution générale à ces équations. Aussi, on s’efforce d’en calculer des solutions approchées .
Pour cela, les différents termes des systèmes d’équations sont formulés sous la forme d’opérations arithmétiques élémentaires :
c’est la discrétisation . Elle se fonde sur une branche des mathématiques, l’analyse numérique . Ceci conduit à un algorithme : connaissant l’état initial,
il permet en principe de calculer de proche en proche les états successifs à venir.
Ceci représente toutefois un très grand nombre d’opérations, même si elles sont élémentaires. Aussi, dernière étape, l’algorithme est mis en œuvre grâce à un
programme d’ordinateur . Ce programme doit adapter l’organisation des calculs aux caractéristiques du calculateur. On a besoin pour cela de maîtriser les techniques
de l’informatique pour le calcul de pointe .
Le tout constitue un modèle numérique de prévision atmosphérique.
Ainsi qu’on l’a dit, l’algorithme de simulation fonctionne si on lui donne un état initial. Pour décrire le temps qu’il fait, la météorologie dispose d’observations
de l’atmosphère . Elles sont concentrées ici, intermittentes là, rares et dispersées ailleurs. Elles sont parfois directes, comme celles d’un thermomètre qui parcours
l’atmosphère accroché à un ballon. Elles sont de plus en plus souvent indirectes : tout une panoplie de satellites mesure non pas une température à un endroit donné,
mais du rayonnement émis et propagé le long de courbes, les radars mesurent de leur côté les propriétés d’une impulsion électromagnétique renvoyée par l’atmosphère
et non de la pluie.
L’ assimilation des données a pour objet de transformer toutes ces données disparates en une description cohérente de l’état initial sous la forme des variables
nécessaires à la simulation
Cette dernière se formalise comme un problème d’optimisation statistique . Sa résolution fait ensuite aussi appel à de l’algorithmique et de la programmation.
