Concepts de prévision météorologique
Après avoir lu cet article, vous en apprendrez davantage sur: - 1. Le vieux concept de prévision météorologique 2. Le concept moderne de prévision météorologique.
1. Ancien concept de prévision météorologique:
Dans les temps anciens, l’homme prédisait les conditions météorologiques en fonction des processus physiques de la nature. Ces prévisions étaient basées sur le comportement des oiseaux et l'aspect physique des corps célestes. Au seizième siècle, Stoffler prépara un calendrier astrologique basé sur l'apparence physique des corps célestes.
Il a prédit qu'il y aurait un déluge mondial (forte inondation) en 1524. Mais ce type de phénomène ne s'est pas produit du tout. Même de tels échecs ne pourraient pas décourager l'homme de prédire les événements naturels.
Dans de nombreuses sociétés anciennes, le temps était expliqué par les actions ou les humeurs d'une fabuleuse famille de dieux du ciel, qui utilisaient le temps pour récompenser ou punir cette société. Si les dieux étaient contents, le beau temps prévaudra, ce qui favorisera la croissance normale des cultures. Si les dieux n'étaient pas heureux, la société était punie par des inondations, des tempêtes, des maladies, etc.
Deux approches ont été utilisées pour comprendre les phénomènes météorologiques. L'une consistait à relier les phénomènes météorologiques aux facteurs physiques. Les anciens penseurs ont compris que le soleil était la principale source d’énergie pour la Terre et son atmosphère.
Ils ont essayé d'établir une relation soleil-météo qui conduise à la classification des saisons, etc. Les premiers développements en mathématiques et en astronomie les ont également amenés à associer le temps à la position de la planète.
L’autre approche a été utilisée pour associer les changements climatiques au comportement des animaux, des oiseaux et des insectes, à l’apparence et à la croissance de certaines espèces de plantes, etc. Certains insectes étaient très sensibles aux faibles changements de température, d’humidité et d’ensoleillement. Mais cette approche n’allait pas dans la bonne direction.
Malgré ces lacunes, des directives empiriques ont été établies pour prévoir les conditions météorologiques dans une zone donnée. Certains succès dans les prévisions locales les ont incités à étendre les prévisions météorologiques sur de vastes zones valables pour de plus longues périodes. Mais ces prévisions étaient vagues et souvent trompeuses.
Aristote (384-322BC) fut le premier érudit grec ancien à utiliser cette science pour préparer les prévisions météorologiques. Il a écrit un livre intitulé "Meteorological", dans lequel il a mentionné que le temps est causé par l'interaction de quatre éléments: la terre, le feu, l'air et l'eau. Le terme «météorologie» est dérivé du titre du travail d'Aristote.
Des observations météorologiques ont été observées depuis le début de la civilisation. Pour observer divers phénomènes météorologiques, des observations visuelles et sensuelles avaient été enregistrées jusqu'au 18 ème siècle. Ce type d'observations s'est poursuivi pendant une longue période jusqu'à l'invention de divers instruments météorologiques.
Ainsi, l’approche moderne de la prévision météorologique devait attendre les inventions des instruments météorologiques pour effectuer des mesures précises. L’invention du thermomètre et du baromètre permet d’obtenir des prévisions météorologiques plus précises et plus précises. Une période de grandes avancées scientifiques a débuté au début du 15 e siècle. Il a fallu environ 300 ans pour assister à des progrès considérables dans le domaine de la météorologie.
2. Concept moderne de prévision météorologique:
Les méthodes scientifiques modernes de prévision météorologique sont utilisées pour comprendre les systèmes météorologiques. Afin de préparer les prévisions météorologiques, il est nécessaire de connaître l'état initial de l'atmosphère. Pour décrire l'état initial de l'atmosphère, nous avons besoin d'observatoires météorologiques instrumentaux.
Pour prédire l’état futur de l’atmosphère, nous devons comprendre les processus physiques se déroulant dans l’atmosphère. Les processus physiques peuvent être compris en utilisant les mathématiques de base et les lois physiques (de Charle et de Boyle).
L’approche moderne de la prévision météorologique a débuté au 17 ème siècle avec l’invention du baromètre par Torricelli en 1643. Le thermomètre a été inventé par Anders Celcius en 1737 et Horace a inventé l’hygromètre en 1783. Avec l’invention de ces instruments, les lois physiques régissant les les processus ont été formulés par divers scientifiques.
Au début, la température, l'humidité et la pression étaient enregistrées près de la surface de la terre. Plus tard, l'attention a été portée sur la haute atmosphère en utilisant des vols en montgolfière habités transportant des instruments d'enregistrement appelés météorographe. Après avoir atteint une certaine hauteur, le ballon a éclaté et est tombé sur la terre.
Plus tard, le météorographe pourrait être récupéré pour obtenir les données en altitude. Ceux-ci ont été remplacés par des ballons sans équipage. Marconi a inventé la communication sans fil au début du 19ème siècle. C'est ainsi qu'un système de communication a été mis en place en 1844, ce qui a aidé les météorologues à obtenir des données en altitude.
Les météorologues se rendent compte qu'il est important de considérer l'atmosphère dans son ensemble, si nous devions prédire son comportement futur. De nos jours, des satellites, des fusées et des ordinateurs électroniques sont utilisés pour étudier la haute atmosphère. Dans le même temps, le réseau météorologique de surface s'est étendu à travers le monde.
Les observations météorologiques sont enregistrées à 00h00 GMT, 05h30, 08h30 et 12h00 GMT. Il est maintenant pratique d’étudier une région particulière de l’atmosphère. Cependant, il convient de garder à l'esprit que les événements d'une région ont une incidence sur ceux qui se produisent dans d'autres parties de l'atmosphère.
En 1961, le président des États-Unis, John F. Kennedy, a invité plusieurs autres pays à participer à un projet d'observation du monde météorologique. Le but était d'améliorer les prévisions météorologiques pour toutes les nations. Au total, 150 pays ont participé et une coopération mondiale en matière de prévision météorologique a été discutée. La veille météorologique mondiale (WWW) était née.
Ce fut l'une des avancées les plus importantes de la coopération internationale en matière de prévision météorologique. À présent, les prévisions météorologiques se sont considérablement améliorées depuis 1960. Dans un avenir proche, les progrès réalisés dans le domaine de la prévision météorologique arriveraient à un stade tel que les observateurs météorologiques n'auraient jamais rêvé.
Différentes techniques sont utilisées pour prévoir l’état futur de l’atmosphère.
Les techniques de base de prévision météorologique sont en gros classées comme suit:
je. Techniques synoptiques.
ii. Techniques de statistique.
iii. Prévisions météorologiques numériques (NWP).
je. Techniques synoptiques:
Les prévisions météorologiques synoptiques sont populaires dans le monde entier, car les équations atmosphériques complexes peuvent être comprises à l'aide de cartes synoptiques. L'analyse et l'étude d'observations météorologiques simultanées sur diverses échelles spatiales, allant de la couverture nationale, régionale à mondiale, sont appelées météorologie synoptique.
Initialement, les données de divers paramètres météorologiques enregistrées à divers endroits isolés n'étaient pas utiles pour comprendre les changements dans les conditions météorologiques à venir.
Mais une percée dans le domaine de la météorologie est venue avec l'invention du télégraphe en 1835 et de la radiosonde automatique au début du XXe siècle, l'invention du radar en 1940 et la navigation Doppler en 1950. Cependant, la révolution a eu lieu avec le lancement du satellite météorologique dans les années soixante .
La météorologie synoptique permet aux scientifiques de comprendre le phénomène de la haute troposphère, comme les ondes planétaires et synoptiques et les courants de jets. L'étude et l'interprétation d'images de nuages reçues de satellites météorologiques ont encore accru l'utilité de la météorologie synoptique.
En approche synoptique, un prévisionniste tente de prédire les changements futurs de l'état de l'atmosphère à partir de l'état initial en utilisant ses connaissances théoriques et son expérience.
Le prévisionniste analyse les données actuelles disponibles à différentes hauteurs de l'atmosphère et tente de les faire correspondre à des situations similaires du passé. Le succès des prévisions dépend des compétences et de l’expérience du prévisionniste. Par conséquent, la méthode est subjective et très utile dans la prédiction à court terme.
ii. Techniques de statistique:
En approche statistique, un prévisionniste tente de corréler un élément météorologique avec un autre. En étudiant les données météorologiques passées, il est possible d’établir des relations utiles reliant la survenue d’un événement météorologique à un autre ou à un certain nombre d’autres éléments météorologiques. Cette méthode est très utile dans les prévisions météorologiques à long terme.
iii. Prévisions météorologiques numériques:
Les prévisions météorologiques par les méthodes synoptiques sont quelque peu objectives car l'expérience du prévisionniste joue un rôle important dans son application. L'objectif principal de cette technique est de résoudre diverses équations régissant les mouvements atmosphériques et les processus physiques se déroulant de manière continue dans l'atmosphère.
La météorologie dynamique traite des mouvements atmosphériques et la météorologie physique des processus physiques. L’objectif de ces branches est de développer une méthode objective complète de prévision météorologique, c’est-à-dire de prédire l’état futur de l’atmosphère lorsque ses conditions initiales seront connues.
Les équations du mouvement atmosphérique sont si complexes qu’elles n’ont pas de solution mathématique exacte. Cependant, leur solution peut être obtenue par une série de calculs arithmétiques ou par des calculs numériques. Les prévisions météorologiques préparées à partir de ces calculs sont appelées prévisions météorologiques numériques.
Les équations hydrodynamiques qui contrôlent le mouvement atmosphérique constituent un ensemble d’équations compliquées.
Ces équations traitent des forces suivantes:
(i) Turbulence et forces de friction résultant de vents soufflant contre des objets tels que la topographie.
ii) La traînée interne entre différentes couches de l'atmosphère se déplaçant à différentes vitesses et directions
Outre ces forces, le réchauffement diabatique associé en particulier à des phénomènes convectifs intenses, tels que des grains de lignes et des cyclones, est également pris en compte. De même, la modification du vent provoquée par d’énormes barrières de montagne est l’une des composantes importantes des équations.
De plus, la répartition des sources de chaleur et des puits devrait être parfaitement connue. Celles-ci résultent des modifications de la masse d'air résultant du processus d'échange de chaleur entre la mer et l'atmosphère, ainsi que des terres et de l'atmosphère sous-jacentes.
En 1920, Richardson tenta de résoudre les équations de mouvements pour une atmosphère modèle. Il a proposé que le taux d'échange de la pression de surface soit lié à la convergence de masse ou à la divergence de masse dans la colonne d'air sus-jacente. Des méthodes numériques ont été utilisées pour résoudre les problèmes de prévision. Mais il ne pouvait pas réussir à résoudre ces équations.
Charney en 1950 supposait que le mouvement atmosphérique était un écoulement géostrophique. Sur la base de cette hypothèse, un nouveau modèle atmosphérique a été développé dans lequel une carte pronostique de 500 mb a été préparée. Maintenant, la prédiction numérique inclut des cartes de contour pronostiques de différents niveaux isobares, des cartes de pronostic du champ de vent, des cartes de vorticité, de divergence et de mouvement vertical.
Les ordinateurs électroniques modernes peuvent analyser très rapidement une grande quantité de données. L'ordinateur peut tracer et dessiner des lignes sur les cartes en surface et en altitude. Au cours des dernières années, avec l’avènement des superordinateurs, les prévisions météorologiques numériques très efficaces sont devenues une méthode de prévision météorologique plus prometteuse, en particulier pour les prévisions météorologiques à court et moyen terme.
Dans cette méthode, les équations hydrodynamiques qui régissent les mouvements atmosphériques sont résolues par des méthodes numériques utilisant des ordinateurs à grande vitesse.
Parmi ces différentes méthodes de prévisions météorologiques, la méthode statistique n'est pas fiable pour les prévisions météorologiques à court terme. La prévision numérique du temps (NWP) est populaire dans les moyennes latitudes, mais les prévisions météorologiques par méthodes numériques n'ont pas abouti dans les régions tropicales en raison des faibles gradients de paramètres météorologiques.
La météorologie synoptique est populaire dans le monde entier car les équations atmosphériques complexes peuvent être comprises à l'aide de diagrammes synoptiques. La prévision à long terme de la mousson est réalisée à l'aide de techniques statistiques.
