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Impact d’une nouvelle composante de perturbation des conditions initiales dans la prévision d’ensemble

par Laure Raynaud

paru dans le Rapport de Recherche de Météo-France 2014 (ISSN : 2116-438X)

 

La représentation de l’incertitude à l’instant initial est un aspect essentiel d’une prévision d’ensemble avec un impact important sur la qualité des prévisions à courte échéance.

Deux approches sont couramment utilisées pour construire les états initiaux d’une prévision d’ensemble à l’échelle convective sur domaine limité :

1) l’interpolation de perturbations données par une prévision d’ensemble globale de plus faible résolution. Cette méthode est simple et peu coûteuse, mais elle ne permet pas de représenter l’incertitude initiale dans les échelles fines visées ;

2) une assimilation d’ensemble. Cette méthode est plus coûteuse, mais elle permet de caractériser l’incertitude initiale à toutes les échelles résolues par le modèle.

Les essais effectués avec la prévision d’ensemble AROME   indiquent un avantage significatif de l’assimilation d’ensemble aux premières échéances. Ceci confirme la nécessité de représenter l’incertitude à toutes les échelles dès l’instant initial.

Dans ce contexte, la possibilité de générer des perturbations initiales de petite échelle à moindre coût a été examinée. La méthode proposée consiste à réaliser des tirages aléatoires de la matrice de covariance d’erreur de prévision du modèle AROME  . Cela permet d’obtenir des perturbations dont la structure spatiale est cohérente avec les équations de modèle, quoique non reliée à la situation météorologique.

Une première évaluation montre que cette approche a un impact positif sur les scores probabilistes. Cela résulte de la réponse très courte des perturbations, qui s’organisent rapidement en structures cohérentes similaires à celles représentées par une assimilation d’ensemble.

Cette méthode a ainsi été une alternative viable en attendant la mise en place d’une assimilation d’ensemble opérationnelle.

 

Dispersion de la prévision d’ensemble AROME   à échéance +1 h de la température à 850 hPa, pour le 8 juin 2014 à 22 h TU. La prévision d’ensemble est initialisée avec :

(a) des perturbations venues de la prévision d’ensemble ARPEGE (PEARP  ) interpolées sur la grille AROME  ,

(b) une assimilation d’ensemble AROME  ,

et (c) des perturbations aléatoires de la matrice de covariance d’erreur de prévision d’AROME  .

Les perturbations aléatoires conduisent rapidement à une dispersion proche de celle fournie par l’assimilation d’ensemble, tandis que les perturbations tirées de la PEARP   ont besoin de 9 à 12 h, pour développer des structures de petite échelle réalistes.