Climat: quel avenir pour le bulletin météo

Pluies torrentielles, chutes de grêle, coups de vent… Des phénomènes intenses ont encore rythmé la météo ces dernières semaines, qui n’ont pas tous été bien anticipés. Faut-il s’inquiéter pour le bulletin météo, outil du quotidien des agriculteurs, dont dépend l’organisation des chantiers ? Notre enquête montre que la science météo est bel et bien mise sous pression par le changement climatique, mais que les progrès continuent de l’emporter, alimentés par de nouvelles infrastructures et de nouvelles connaissances.

Pourquoi le réchauffement climatique perturberait-il la science météo ? A priori, pas de quoi s’alarmer, les scientifiques ne sont pas en terre inconnue. « Les modèles sont basés sur des équations et les lois physiques restent immuables, rappelle Jean-Pierre Chaboureau, chercheur au Laboratoire d’aérologie de l’université de Toulouse-CNRS. Ce qui bouge, ce sont les conditions de l’atmosphère. Or les modèles intègrent cette nouvelle donne du changement climatique. »

En fait, le réchauffement climatique appuie sur une des faiblesses de la science météo : les phénomènes extrêmes. Plus la température est élevée, plus l’eau peut s’évaporer, augmentant l’instabilité de la masse d’air. « Les phénomènes intenses se multiplient, constate Samuel Morin, directeur du Centre national de recherches météorologiques chez Météo France. Une conséquence du changement climatique, dans bien des cas. Pics de chaleur, fortes précipitations… atteignent plus fréquemment des valeurs très intenses. »

Ces phénomènes, « les modèles météo parviennent en général à l’anticiper », explique Samuel Morin. Mais pas toujours. « Les prévisionnistes se retrouvent face à des cas inédits, poursuit-il. Des scénarios extrêmes, autrefois jugés irréalistes, arrivent maintenant davantage. Cela justifie l’utilisation de plusieurs modèles à la fois. »

Résultat, la qualité de la prévision est altérée : « Les climats plus chauds sont intrinsèquement moins prévisibles », a d’ailleurs montré une étude de l’Université de Stanford en novembre 2021 (1). Selon les chercheurs américains, l’échéance à laquelle les prévisions sont fiables diminue de quelques heures par degré de réchauffement.

Le climat contre la machine

Pour autant, la fiabilité de la météo est mise à mal par le changement climatique, et le progrès technologique compense. Les prévisions sont même jugées de plus en plus performantes. « On gagne un jour tous les dix ans », assure le physicien Jean-Pierre Chaboureau. Autrement dit, les prévisions à cinq jours sont aujourd’hui aussi fiables que celles à trois jours faites au début du siècle.

Et l’horizon ne cesse d’être repoussé. Des progrès sont annoncés à chaque étape de leur élaboration. En matière d’observations de l’atmosphère tout d’abord. La plupart d’entre elles, « soit environ 80 % des données, sont faites par satellite », indique-t-il. Des images à haute résolution commencent à être disponibles. L’agence spatiale européenne, qui déploie sa troisième génération de satellites, parle d’une grande avancée pour la météo.

En matière d'« assimilation des données » aussi, le progrès avance. C’est à ce stade que toutes les observations sont croisées avec d’autres données, comme des prévisions très récentes. L’idée est d’établir les conditions initiales de l’atmosphère. À partir de cet état initial, les modèles météo simulent l’évolution de l’atmosphère grâce aux lois de la physique. « Un nouvel algorithme sera mis en œuvre cet automne pour mieux assimiler les données », annonce Marc Pontaud, directeur de l’enseignement supérieur et de la recherche chez Météo-France.

Parallèlement, les modèles font des prévisions à une échelle de plus en plus fine. Leur résolution est actuellement de 1,3 km. « On cherche cette année à réduire l’échelle jusqu’à 500 m sur la grande région parisienne, une partie de la côte méditerranéenne et jusqu’aux Alpes », avance le directeur. Un même travail sur tout l’Hexagone nécessiterait de plus gros ordinateurs. Bonne nouvelle, Metéo-France renouvelle ses supercalculateurs en visant une nouvelle génération cinq à six fois plus puissante dans les prochaines années.

Les promesses de l’IA

Le secteur continue aussi de progresser grâce à de nouveaux acteurs, qu’il s’agisse des start-up spécialistes des stations météo en champ (voir en encadré) ou des géants de l’intelligence artificielle (IA). Six acteurs dont Google, Huawei, Microsoft ont chamboulé le secteur en moins de deux ans, en promettant des prévisions météo plus rapides et moins coûteuses grâce à l’IA.

Leurs nouveaux outils rivalisent déjà avec les modèles classiques. Comment s’y prennent-ils ? Tout part d’une réanalyse des bases de données météo. Les modèles d’IA compilent plusieurs décennies d’observations physiques de l’atmosphère. C’est le principe de l’apprentissage à partir de données. Il s’agit de trouver les paramètres qui permettent, à partir des variables météo à un instant T, de trouver celles à un instant suivant (souvent six heures plus tard). Voilà pour la méthode.

Les résultats ? « Ils sont pertinents à grande échelle, nettement moins à une échelle plus fine », nuance Marc Pontaud, de Météo-France. Ces modèles par IA ont une résolution de 30 km, loin du kilomètre et demi des modèles actuellement déployés. Lors de la tempête Ciaran en novembre, aucun n’a anticipé les vents très forts sur le nord-ouest de la France. Autre lacune, ils ont du mal avec les champs de pluie.

Les nouvelles technologies n’ont donc pas encore le dessus, mais cela pourrait venir vite. « Avec un modèle d’IA, la prévision est très rapide, de quelques secondes à une minute, reconnaît Marc Pontaud. Mais la phase d’apprentissage reste longue, de quelques semaines voire quelques mois. » Météo-France travaille sur un modèle de prévision par IA à fine échelle, dont une première maquette est attendue en fin d’année.