Le Rôle des Observations dans les Prévisions Météo
Évaluer l'impact des observations sur l'amélioration des prévisions météo.
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Table des matières
- Importance des Observations dans la Prévision Météo
- Défis dans l'Évaluation de la Valeur des Observations
- Comportement Non Linéaire
- Modèles de Zone Limitée
- Nouveaux Types d'Observations
- Le Rôle de l'Assimilation des données
- La Nécessité d'Évaluation
- Méthodes pour Évaluer les Observations
- Quantification de l'Influence sur l'Analyse
- Quantification de l'Impact sur la Précision des Prévisions
- Examen de l'Impact sur la Dispersion des Prévisions en Ensemble
- Axes de Recherche Clés
- Comparaison des Méthodes de Validation des Prévisions
- Compréhension des Effets de la Taille de l'Ensemble
- Localisation Dépendante du Flux
- Amélioration de la Simulation des Observations
- Conclusion
- Source originale
La prévision météo s’appuie beaucoup sur des données de différentes sources pour faire des prévisions précises. Ces données proviennent d'Observations, comme des images satellites, des stations météo et des systèmes radar. Ces observations sont cruciales car elles aident à créer des conditions initiales pour les modèles météorologiques, ce qui conduit à de meilleures prévisions. Cependant, évaluer à quel point ces observations améliorent les prévisions peut être assez compliqué, surtout pour les prévisions à court terme concernant les orages, les fortes pluies et autres phénomènes météo sévères.
Importance des Observations dans la Prévision Météo
Les observations jouent un rôle vital dans la compréhension des modèles météo. Elles aident les prévisionnistes à identifier les changements dans l'atmosphère qui peuvent mener à différents résultats météo. En intégrant les observations dans les modèles météorologiques, les météorologues peuvent produire des prévisions qui prennent en compte les données en temps réel. C'est surtout important pour prédire les événements météorologiques sévères, qui peuvent avoir des conséquences sérieuses pour les communautés.
Défis dans l'Évaluation de la Valeur des Observations
Bien que les observations soient essentielles, évaluer leur valeur dans l'amélioration des prévisions météorologiques présente plusieurs défis. Voici quelques-unes des principales difficultés :
Comportement Non Linéaire
Les systèmes météorologiques se comportent souvent de manière imprévisible. Ce comportement non linéaire signifie que de petits changements dans les conditions initiales, comme la température ou l'humidité, peuvent mener à des résultats météo très différents. Par conséquent, évaluer l'impact des observations devient compliqué, car les méthodes traditionnelles qui supposent un comportement linéaire peuvent ne pas bien fonctionner.
Modèles de Zone Limitée
Beaucoup de prévisions météo se concentrent sur des régions plus petites et spécifiques plutôt que sur l'ensemble du globe. Ces modèles de zone limitée peuvent rendre plus difficile la collecte de suffisamment de points de données pour une analyse statistique. Comme les événements météo extrêmes sont rares, il devient nécessaire de faire fonctionner les modèles pendant des périodes prolongées pour collecter suffisamment de données.
Nouveaux Types d'Observations
Avec l'avancement de la technologie, de nouveaux types d'observations sont intégrés dans les modèles météorologiques, comme les données provenant de drones ou de nouvelles techniques satellites. Cependant, ces observations viennent souvent avec des erreurs et des incertitudes complexes, ce qui rend leur évaluation délicate.
Assimilation des données
Le Rôle de l'L'assimilation des données est le processus qui consiste à combiner les observations avec les prévisions des modèles météorologiques pour créer un état initial plus précis pour les prévisions suivantes. Ce processus est crucial, car il détermine à quel point les observations sont intégrées dans le modèle. L'objectif est de s'assurer que les prévisions résultantes soient aussi précises que possible.
La Nécessité d'Évaluation
Pour améliorer le processus d'assimilation des données, il est essentiel d'évaluer la valeur des différentes observations. Cette information peut guider le développement des futurs réseaux d'observation, identifier les problèmes dans les méthodes d'assimilation actuelles, et évaluer les changements apportés pour améliorer le système. Cependant, comme le comportement météo peut être chaotique, évaluer l'impact des observations peut être difficile.
Méthodes pour Évaluer les Observations
Plusieurs méthodes sont utilisées pour évaluer comment les observations améliorent les prévisions météo. Ces méthodes peuvent être regroupées en trois catégories principales :
Quantification de l'Influence sur l'Analyse
Cela implique de mesurer à quel point l'analyse, qui représente l'état de l'atmosphère, est modifiée grâce à l'assimilation des observations. L'objectif est de déterminer combien d'informations le modèle extrait des données.
Quantification de l'Impact sur la Précision des Prévisions
Cette méthode évalue comment les observations affectent la précision des prévisions météo. Les chercheurs comparent les prévisions générées avec et sans certaines observations pour évaluer leur impact.
Examen de l'Impact sur la Dispersion des Prévisions en Ensemble
Dans la prévision en ensemble, où plusieurs prévisions sont générées pour capturer l'incertitude, cette méthode examine comment les observations influencent la dispersion des prédictions. Une dispersion plus importante indique généralement une incertitude plus élevée, donc comprendre comment les observations affectent cette dispersion est précieux.
Axes de Recherche Clés
Il y a plusieurs domaines importants pour la recherche future en ce qui concerne l'évaluation de la valeur des observations dans la prévision météo, tels que :
Comparaison des Méthodes de Validation des Prévisions
La recherche pourrait se concentrer sur comment mieux comparer différentes méthodes de validation des prévisions, déterminant quelles observations apportent le plus de valeur.
Compréhension des Effets de la Taille de l'Ensemble
La taille de l'ensemble, ou le nombre de prévisions produites, peut influencer la manière dont les observations sont évaluées. Étudier ces effets pourrait mener à des méthodes améliorées.
Localisation Dépendante du Flux
L'assimilation des données peut bénéficier de l'adaptation de la manière dont les Impacts des observations sont localisés, c'est-à-dire reconnaître que différents types de météo pourraient être traités différemment.
Amélioration de la Simulation des Observations
Simuler les observations avec précision est essentiel pour évaluer les systèmes d'observation futurs. Rechercher comment créer des simulations réalistes avec des statistiques d'erreur complexes est nécessaire.
Conclusion
L'évaluation des observations dans la prévision météo est une tâche complexe mais essentielle. Comprendre comment évaluer leur valeur efficacement peut améliorer les prévisions météo, bénéficiant finalement à la société en améliorant notre capacité à nous préparer et à réagir aux événements météo sévères. L'avenir de la prévision météo repose sur une recherche continue et un développement dans l'évaluation des observations, s'assurant que nous utilisons les meilleures données disponibles pour fournir des prévisions précises.
Titre: On methods for assessment of the influence and impact of observations in convection-permitting numerical weather prediction
Résumé: In numerical weather prediction (NWP), a large number of observations are used to create initial conditions for weather forecasting through a process known as data assimilation. An assessment of the value of these observations for NWP can guide us in the design of future observation networks, help us to identify problems with the assimilation system, and allow us to assess changes to the assimilation system. However, the assessment can be challenging in convection-permitting NWP. First, the strong nonlinearity in the forecast model limits the methods available for the assessment. Second, convection-permitting NWP typically uses a limited area model and provides short forecasts, giving problems with verification and our ability to gather sufficient statistics. Third, convection-permitting NWP often makes use of novel observations, which can be difficult to simulate in an observing system simulation experiment (OSSE). We compare methods that can be used to assess the value of observations in convection-permitting NWP and discuss operational considerations when using these methods. We focus on their applicability to ensemble forecasting systems, as these systems are becoming increasingly dominant for convection-permitting NWP. We also identify several future research directions: comparison of forecast validation using analyses and observations, the effect of ensemble size on assessing the value of observations, flow-dependent covariance localization, and generation and validation of the nature run in an OSSE.
Auteurs: Guannan Hu, Sarah L. Dance, Alison Fowler, David Simonin, Joanne Waller, Thomas Auligne, Sean Healy, Daisuke Hotta, Ulrich Löhnert, Takemasa Miyoshi, Nikki C. Prive, Olaf Stiller, Xuguang Wang, Martin Weissmann
Dernière mise à jour: 2023-09-28 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2309.16433
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.16433
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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