Concepts et méthodologie à maîtriser

Concepts et méthodologie à maîtriser

Approche sans couture

L’approche adoptée ici est de documenter l’état de l’atmosphère et de l’océan à travers une continuité d’échelles allant de l’échelle saisonnière, à mensuelle pour finir par l’échelle du système orageux. L’intérêt est de replacer la situation météorologie du jour ou de la semaine dans un contexte de grande échelle qui peut apporter ou non de la prévisibilité.

Echelle saisonnière :

Il s’agit plus précisément de commencer l’analyse par les observations aux échelles les plus grandes en moyenne globale et saisonnière puis analyser leur prévision saisonnière.

Echelle subsaisonnière:

L’analyse pour la prévision subsaisonnière permet d’analyser les tendances au sein d’une saison et éventuellement de confirmer ou amender les résultats de la prévision saisonnière. L’objectif est ici d’anticiper la mise en place de la saison des pluies (retard, arrivée précoce), les phases plus active ou les phases sèches durant la pleine mousson et la fin de saison (retard, fin précoce).

Echelle synoptique:

La prévision synoptique permet d’aller à plus fine échelle, déterministe, de quelques jours d’échéance. L’enjeu est dé prévoir l’occurrence des systèmes précipitants dans le contexte donné par l’analyses subsaisonnière et saisonnière. Un focus est donné aux évènements extrême de pluie.

Cette méthodologie est adoptée lors des briefings hebdomadaires avec un temps dédié à chaque échelle. Les sites web complémentaires sont les suivants: LISTE A COMPLETER

Anomalie intrasaisonnière et champs bruts

Le travail en anomalie intrasaisonnière est au coeur de MISVA. Cela correspond au travail mental effectué par un prévisionniste expérimenté lorsqu’il analyse une carte de vent ou température. Comme les champs sont très lisses et évoluent lentement, le prévisionniste construit sa propre climatologie et la retire de ce qu’il voit à l’écran.

Les produits MISVA rendent objectifs cette approche en calculant l’anomalie intrasaisonnière des paramètres les plus importants (Eau Précipitable, Potentiel de Vitesse, Vent, Température) comme suit.

Calcul d’un cycle annuel lissé: Un cycle annuel journalier climatologique est calculé sur la période [1990-2020]. Cela correspond à une moyenne journalière lissée pour ne retenir que la variabilité du cycle annuel, c-à-d en ne retenant que les périodes supérieures à 120 jours. Pour faire cela un filtrage de Fourier est effectué sur le cycle annuel journalier en ne retenant que les 3 premiers harmoniques (c.f. Wheeler et Kiladis 1999).

Calcul de l’anomalie intrasaisonnière: C’est l’anomalie associée aux échelles plus petites que le cycle annuel lissé. Elle est calculée en soustrayant aux paramètres du jour la moyenne climatologique lissée décrite précédemment. L’anomalie intrasaisonnière permet de suivre la propagation des ondes ou des modes variabilité qui vont moduler l’environnement et l’occurrence des systèmes convectifs.

Exemple sur une série temporelle de pluie:

Sur la figue ci-contre, on prend l’exemple de la pluie moyenne au Sahel Central. Le cycle annuel lissé correspond à la courte verte. Elle montre une évolution lente au cours de la saison.

Dans l’exemple ci-contre, les jours où la pluie journalière (gris) est supérieure au cycle annuel lissé (vert) connaissent une anomalie positive de pluie et inversement, les jours ou les barres grises sont en dessous de la courbe verte sont en anomalie négatives. La courbe orange représente le cycle annuel de l’année en cours.

Approche « objets » pour gagner de la prévisibilité

On cherche ensuite à suivre l’évolution des objets météorologiques importants (onde d’est africaine, dépression thermique) pour l’occurrence des systèmes convectifs en considérant les paramètres les plus appropriés à partir desquels un jeu de produits spécifiques a été développé. Une des difficultés de la prévision de systèmes convectifs en Afrique de l’Ouest est la faible performance des prévisions numériques pour prévoir la pluie journalière. On contourne cette difficulté en utilisant à la fois :

  • une approche « objet » météorologique, qui permet de suivre dans le temps et dans l’espace une onde d’est ou une anomalie humide par exemple. Les objets les plus important sont détaillés ici.
  • des paramètres ayant plus de prévisibilité que la pluie prévue, comme l’eau précipitable ou le potentiel de vitesse sur la base desquels les produits spécifiques ont été construits.

Une documentation des paramètres et produits les plus efficaces et qu’un prévisionniste doit maîtriser est accessible ici.

Les produits les plus efficaces sur le site MISVA sont construits dans cet esprit. Ils reposent sur des paramètres amenant plus de prévisibilité que la pluie prévue et la superposition de plusieurs informations sur un objet météorologique donné. Ils sont détaillés dans cette page et constitue une base solide sur laquelle un prévisionniste peut s’appuyer.

Filtrage temporel

Les anomalies intrasaisonnières obtenues sont le résultat d’une superposition d’échelles temporelles différentes allant du cycle diurne, à la modulation des ondes d’est Africaines jusqu’à l’Oscillation de Madden-Julian. Une manière simple de séparer ces échelles est d’effectuer un filtrage temporel (en fréquence) permettant de laisser passer les hautes fréquences (1/T> 1/ 10 jours) , les basses fréquences (< 1/30 jours) ou d’isoler les fréquences intermédiaires entre 10 et 30 jours.

Filtrage en temps – espace

Une approche plus riche consiste à filtrer les anomalies intrasaisonnière en temps et en espace afin d’isoler la contribution des ondes équatoriales. La méthodologie de Wheeler et Kiladis (1999) et Wheeler et Hendon (2004) est utilisée et détaillé ci-dessous.

Une série temporelle de 360 jours d’observations suivie de 10 jours de prévision (dans le cas du modèle déterministe) est construite en chaque point de latitude et longitude puis complétée par 180 jours contenant la climatologie. L’anomalie intrasaisonnière est construite en retranchant un cycle annuel journalier climatologique dans lequel seuls les 3 premiers harmoniques sont retenus (T> 120 jours).

Une transformée de Fourier est effectué en temps et en espace sur l’anomalie intrasaionnière pour projet le paramètre dans l’espace nombre d’onde – fréquence. Lors du processus de filtrage d’une onde donnée, les valeurs du paramètre sont mises à zéro pour tous les nombres d’onde et fréquences sauf dans les intervalles de valeur où cette ondes est définie.

Les domaines de filtrage sont présentés ci-dessous pour chaque onde avec le spectre de la densité spectrale de l’OLR (c-à-d la variance de l’OLR obtenue pour chaque nombre d’onde-fréquence). Les périodes (T) et nombre d’ondes (k) considérés pour chaque onde sont également indiqués.

  • Violet : basse fréquence (low frequency):
    • T > 120 jours, – 10 < k < 10
  • Noir : Oscillation de Maden-Julian (MJO) :
    • 30 jours < T < 96 jours, 0 < k < 9
  • Rouge : Onde de Rossby équatoriale (ER) 
    • : 9,7 jours < T < 72 jours , -10 < k < -1
  • Bleu : Onde de Kelvin (K) :
    • 2,5 jours < T < 17 jours, 1< k < -14
  • Vert : TD/MRG :
    • 2.5 jours < 7 < 10 jours , -20 < k < -6

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