Domaines de recherche

L’IRM effectue des études théoriques sur la variabilité naturelle de l’atmosphère et sur son évolution de nature chaotique, et sur base de ces connaissances, tente d’apporter des solutions pratiques à l’amélioration des prévisions. Pour en savoir plus sur les activités de recherches dans ce domaine, veuillez consulter les pages du site http://climdyn.meteo.be

Les variables atmosphériques telles que la température, le vent, les précipitations présentent une forte variabilité sur des échelles de temps très différentes, allant de la minute à la centaine d’années, voire bien au-delà. En outre, l’évolution de ces variables revêt une apparence erratique, souvent associée à des régularités globales telles que les variations saisonnières ou journalières de l’influx solaire, ou encore des changements de régimes abrupts ou plus doux. Tous ces comportements découlent de l’ensemble des lois physiques et chimiques qui régissent la dynamique du système climatique constitué par l’atmosphère, l’hydrosphère, la cryosphère, la biosphère et la lithosphère. L’une des questions centrales dans ce contexte est de savoir dans quelle mesure ces phénomènes peuvent être décrits par des modèles représentant aussi bien que possible les différentes composantes du climat et dans quelles limites ils peuvent être prévus.

L’atmosphère est sans doute la composante pour laquelle nos connaissances sont les plus grandes puisqu’elle constitue le milieu naturel dans lequel nous vivons. Néanmoins, même dans ce cas, notre expérience de tous les jours nous indique que notre capacité de prévision de son évolution reste très limitée, même avec les ordinateurs puissants actuellement à notre disposition. Il apparaît notamment qu’après une dizaine de jours, la prévision du temps obtenue à partir des modèles ne se distingue plus d’une prévision purement aléatoire qui ne tiendrait compte que de la période de l’année concernée. Cette perte progressive de prévisibilité peut être attribuées à deux sources distinctes:

• la présence d’imperfections dans la modélisation qui affecte la prévision
• la propriété de sensibilité aux conditions initiales par laquelle toute erreur commise sur les conditions initiales d’un système va progressivement croître au cours du temps.

Les deux propriétés que nous venons de décrire brièvement, à savoir la variabilité prononcée des variables atmosphériques d’apparence erratique et la sensibilité aux conditions initiales, sont les deux facettes visibles d’une dynamique propre aux modèles atmosphériques connue sous le nom de dynamique chaotique ou dynamique apériodique. Il est important de souligner que cette dynamique n’est pas liée à notre connaissance et notre description imparfaite des lois d’évolution de l’atmosphère ou du climat, mais fait partie intégrante de la gamme de dynamiques possibles régies par ces lois. Ceci a pour conséquence que quelle que soit la précision du modèle utilisé, la prévision va perdre en qualité au cours du temps.

Pour tenir compte de cette dynamique, les centres de prévision météorologique effectuent des prévisions de nature probabiliste permettant de caractériser l’incertitude sur la prévision associée aux différentes sources d’erreurs mentionnées plus haut. Un exemple de ce type de prévision fournies par le Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme (ECMWF en anglais) est représenté à la Figure 1. On y voit l’évolution de quelques variables atmosphériques clés à Bruxelles. On y voit clairement que les prévisions montrent une incertitude plus grande (indiquée par la barre d’erreur) plus on avance dans le temps.