D7 Réanalyse et produits dérivés

Topique

Les données de réanalyse météorologique constituent une reconstitution historique de l'état de l'atmosphère. Elles sont produites en combinant, grâce à un modèle d'assimilation de données, l'ensemble des observations disponibles pour chaque instant du passé – radiosondages, satellites, bouées, avions et stations au sol – avec un modèle de prévision numérique. Ceci est réalisé grâce à une technique d'assimilation qui ajuste l'état du modèle à ces observations sur une période donnée, et non à un instant précis. L'un des jeux de données de réanalyse météorologique les plus utilisés couvre la période de 1940 à nos jours, avec une résolution horizontale d'environ 31 kilomètres et 137 niveaux verticaux, et produit un nouveau jeu de données toutes les heures. D'autres centres météorologiques produisent leurs propres jeux de données de réanalyse météorologique globaux, avec des spécifications similaires mais non identiques.

Les jeux de données de réanalyse météorologique sont, en pratique, la seule source de données atmosphériques à la fois homogènes, globales et tridimensionnelles. Elles constituent donc la base de l'étude du climat passé, des phénomènes météorologiques extrêmes et de la qualité des modèles climatiques eux-mêmes. Cependant, ces mêmes réanalyses météorologiques comportent des biais liés à l'évolution du système d'observation au fil du temps. Par exemple, l'intégration des satellites aux observations disponibles a débuté vers la fin des années 1970, et la conception des radiosondes a elle-même évolué au fil des ans. De ce fait, la combinaison d'observations alimentant la réanalyse météorologique n'est pas exactement la même au début et à la fin de la période couverte.

S'appuyant sur le même principe, il existe des produits de précipitations globales qui combinent les estimations satellitaires et les données des pluviomètres au sol afin d'obtenir une couverture exhaustive des précipitations à l'échelle planétaire. Certains de ces produits couvrent une période aussi longue que celle des réanalyses météorologiques, de la fin des années 1970 à nos jours ; d'autres couvrent des périodes plus courtes, d'un peu plus d'une décennie, avant d'être remplacés par des produits plus récents, opérationnels à partir de 2000.

En interne, la technique d'assimilation variationnelle qui produit les réanalyses météorologiques et leurs produits dérivés fonctionne en minimisant une fonction de coût qui pondère simultanément deux aspects : la qualité de l'ajustement du résultat final aux observations disponibles et l'écart entre ce résultat et l'état initial de l'atmosphère, tel qu'il était défini par le modèle de prévision numérique avant l'intégration de ces observations. Le résultat de cette minimisation constitue l'analyse : la meilleure estimation possible de l'état initial de l'atmosphère, point de départ de toute prévision ultérieure.

Comme aucune réanalyse météorologique, ni aucun produit dérivé, n'est exempt de biais, le calcul de l'ampleur de cette erreur est devenu aussi important que la production de la réanalyse elle-même : différentes réanalyses météorologiques, produites par différents centres avec différents ensembles d'observations, sont comparées entre elles, et les différences observées mesurent précisément l'incertitude propre à chacune. Ainsi, les réanalyses météorologiques demeurent la reconstitution historique la plus complète de l'atmosphère, à condition que l'utilisateur comprenne également les biais et l'incertitude qu'elles comportent.

ID:606