L’atmosphère peut produire des vents extrêmement violents et tourbillonnants, capables de provoquer des dégâts importants. Ces phénomènes, souvent très localisés, se forment à des échelles très petites dans l’atmosphère. Ils sont si fins que les modèles actuels de prévision météorologique ne peuvent pas les représenter correctement. Les simuler avec précision est un véritable défi .
En effet, reproduire ces rafales et ces tourbillons dans les modèles nécessite une puissance de calcul énorme, encore difficile à mobiliser sur les durées très courtes nécessaires à la prévision du temps. Pour mieux les étudier, nous avons utilisé une version optimisée du modèle météorologique Méso-NH, conçue pour fonctionner sur le supercalculateur Adastra équipé de GPU. Cela nous a permis de réaliser des simulations numériques à très haute résolution, capables de reproduire plus finement les orages tropicaux et les tempêtes. Ces travaux ont apporté deux avancées importantes.
D’abord, les rafales et les tourbillons sont désormais mieux représentés dans les simulations, ce qui permet de mieux comprendre leur rôle dans les orages tropicaux et les tempêtes. Ensuite, les calculs sont devenus beaucoup plus rapides et moins énergivores : le modèle fonctionne environ six fois plus vite tout en consommant deux fois moins d’énergie. Ces gains ouvrent la voie à des simulations encore plus fines et plus rapides.
Certaines de ces simulations serviront aussi à construire une base de données de référence sur les orages tropicaux. Elle aidera à concevoir les algorithmes d’une future mission spatiale du CNES appelée C2OMODO. À terme, ces progrès permettront de mieux comprendre les vents extrêmes et d’améliorer leur prévision, un enjeu essentiel pour la sécurité des populations et des infrastructures.
Figure 1 : Variation en une minute de la température de brillance à 183 GHz au-dessus d’un système convectif de mésoéchelle au large du Cap-Vert. À gauche, l’image simulée par Méso-NH à la résolution des modèles actuels de prévision numérique du temps. À droite, l’impact de la représentation à fine échelle de la turbulence. Les détails montrent l’effet des vitesses verticales très intenses, explicitement représentées dans les cœurs convectifs du système.