Modèle de prévision météo innovant basé sur les données
Un nouveau modèle améliore les prévisions météo pour les pays nordiques en utilisant une technologie basée sur les données.
Thomas Nils Nipen, Håvard Homleid Haugen, Magnus Sikora Ingstad, Even Marius Nordhagen, Aram Farhad Shafiq Salihi, Paulina Tedesco, Ivar Ambjørn Seierstad, Jørn Kristiansen, Simon Lang, Mihai Alexe, Jesper Dramsch, Baudouin Raoult, Gert Mertes, Matthew Chantry
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Table des matières
Cet article parle d'une nouvelle méthode de prévision météo qui utilise un modèle basé sur des données au lieu d'équations physiques. Ce modèle basé sur les données (MBD) est conçu pour donner des prévisions précises pour une région spécifique tout en gardant de bonnes performances au niveau mondial. L'objectif est d'améliorer les prévisions météo pour les pays nordiques, comme la Norvège, la Suède et la Finlande.
Le Modèle
Le MBD utilise une technologie appelée Réseaux de neurones graphiques (RNG), ce qui lui permet d'utiliser des grilles de différentes résolutions. Ça veut dire que le modèle peut fournir des prévisions détaillées pour des zones plus petites tout en gardant une vue d'ensemble globale. Le modèle est structuré comme un encodeur-processeur-décodeur, traitant les données d'entrée sur la météo et générant des prévisions de manière fluide.
Données et Entraînement
Pour entraîner le modèle, il faut pas mal de données. Ça inclut 43 ans de données globales et 3,3 ans de données localisées. Le modèle apprend des patterns à partir des conditions météorologiques passées et utilise ces patterns pour prédire celles à venir. Il fonctionne avec différents types de données provenant de sources multiples pour s'assurer que ses prévisions sont complètes et informatives.
Évaluation de la Performance
Pour évaluer la précision du modèle, il est comparé aux méthodes de prévision météo existantes. Le MBD est testé par rapport aux observations météo réelles de différentes stations en Norvège. Les résultats montrent que le MBD peut surpasser les modèles traditionnels pour prédire certains paramètres comme la Température et les Précipitations.
Forces du MBD
Un des plus gros avantages de ce nouveau modèle, c'est sa capacité à donner des prévisions détaillées sans les coûts élevés généralement associés aux méthodes avancées de prévision météo. Le MBD est moins cher à faire fonctionner et peut offrir une précision similaire, voire meilleure, par rapport aux modèles traditionnels de prévision numérique du temps (PNT).
Limites
Malgré ses forces, le modèle a quelques faiblesses. Par exemple, il sous-estime parfois les événements météorologiques extrêmes, ce qui entraîne des imprécisions dans les prévisions pour des conditions sévères. C'est un domaine important à améliorer pour une utilisation opérationnelle, surtout pour la sécurité publique.
Conclusion
En conclusion, cette nouvelle approche basée sur les données pour les prévisions météo montre des promesses pour améliorer les prédictions, surtout pour la région nordique. Le modèle a montré des performances compétitives par rapport aux méthodes établies tout en étant plus rentable. Cependant, il faut encore des améliorations et des tests avant qu'il puisse être utilisé pour les besoins de prévision quotidiens. Les travaux futurs se concentreront sur l'amélioration de sa capacité à prédire des événements météorologiques extrêmes et à fournir des prévisions à l'heure, répondant aux besoins des utilisateurs qui comptent sur des informations météo précises et en temps voulu.
Titre: Regional data-driven weather modeling with a global stretched-grid
Résumé: A data-driven model (DDM) suitable for regional weather forecasting applications is presented. The model extends the Artificial Intelligence Forecasting System by introducing a stretched-grid architecture that dedicates higher resolution over a regional area of interest and maintains a lower resolution elsewhere on the globe. The model is based on graph neural networks, which naturally affords arbitrary multi-resolution grid configurations. The model is applied to short-range weather prediction for the Nordics, producing forecasts at 2.5 km spatial and 6 h temporal resolution. The model is pre-trained on 43 years of global ERA5 data at 31 km resolution and is further refined using 3.3 years of 2.5 km resolution operational analyses from the MetCoOp Ensemble Prediction System (MEPS). The performance of the model is evaluated using surface observations from measurement stations across Norway and is compared to short-range weather forecasts from MEPS. The DDM outperforms both the control run and the ensemble mean of MEPS for 2 m temperature. The model also produces competitive precipitation and wind speed forecasts, but is shown to underestimate extreme events.
Auteurs: Thomas Nils Nipen, Håvard Homleid Haugen, Magnus Sikora Ingstad, Even Marius Nordhagen, Aram Farhad Shafiq Salihi, Paulina Tedesco, Ivar Ambjørn Seierstad, Jørn Kristiansen, Simon Lang, Mihai Alexe, Jesper Dramsch, Baudouin Raoult, Gert Mertes, Matthew Chantry
Dernière mise à jour: 2024-09-04 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2409.02891
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2409.02891
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
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