IUMS 2014 - Montréal, Canada

Programme scientifique


Le programme de la Conférence scientifique publique mondiale sur la météorologie

Contexte

La prévision météorologique a fait des progrès considérables grâce à la recherche et au développement d’une infrastructure à la fine pointe de la technologie, qu’il s’agisse de systèmes de télécommunications, de calcul informatique ou d’observation. Les capacités de prévision dépassent aujourd’hui un horizon de 10jours dans certains cas, et il est de plus en plus possible d’émettre des avertissements de temps violent de nombreux jours à l’avance. Parallèlement, des méthodes d’ensemble ont été mises au point, et les renseignements qui en découlent sur la probabilité d’événements précis sont non seulement essentiels, mais également des éléments clés de nombreux systèmes de prise de décisions. Du fait en partie de ces progrès, les besoins des utilisateurs se sont diversifiés simultanément et incluent maintenant des prévisions «environnementales» régulières, comme les prévisions hydrologiques et les prévisions de qualité de l’air.

De plus, par les travaux de recherche et de développement technique qu’ils ont menés, les bureaux de météorologie, les établissements universitaires, les fournisseurs de données d’observation spatiales et terrestres et le secteur de l’informatique ont aussi contribué à l’avancement de la météorologie. Au cours des dernières décennies, des liens de collaboration essentiels ont été établis entre un certain nombre d’importants programmes de recherche internationaux. Récemment, en particulier, le Programme mondial de recherche météorologique et THORPEX ont joué un rôle majeur dans l’accélération des progrès. L’évolution de la science soulève par ailleurs des questions importantes, notamment en ce qui concerne les sources possibles de prévisibilité à des échelles hebdomadaires, mensuelles et à long terme; la prévision continue; l’utilisation optimale des capacités d’observations locales et mondiales et l’utilisation efficace de superordinateurs massivement parallèles. Sachant que les sources possibles de prévisibilité encore mal comprises à ce jour peuvent constituer une capacité de prévision à toutes les échelles spatiales et temporelles, le milieu scientifique est prêt à passer à une autre étape. Le temps est donc venu de tenir une importante conférence scientifique publique mondiale sur la météorologie pour examiner les moteurs scientifiques et socioéconomiques de la météorologie qui évoluent rapidement. Les conférences de ce genre, peu fréquentes, visent à réunir tout le milieu de la recherche afin de passer en revue les frontières des connaissances et de redonner un élan international à la science et à l’avenir de la météorologie. La conférence se penchera donc sur les connaissances scientifiques de pointe et sur l’évolution future de la météorologie et des services environnementaux connexes ainsi que sur la façon dont la recherche peut répondre à ces besoins. Les discussions seront nourries par des exposés de recherche et par le point de vue des fournisseurs et des utilisateurs de services de prévisions météorologiques et environnementales. De plus, les participants pourront discuter en détail des avantages des composants clés des systèmes opérationnels modernes et des grands défis scientifiques qui attendent le milieu scientifique. La conférence, qui est coparrainée par d’importants organes scientifiques et opérationnels (IAMAS, OMM), fera également une place importance aux étudiants et aux scientifiques en début de carrière.

Objectifs et thèmes

Dans ce contexte, le système terrestre, et la prévision environnementale, englobent l’atmosphère et sa composition chimique, les océans, la glace de mer et d’autres composants de la cryosphère, la surface terrestre, dont l’hydrologie de surface, les milieux humides et les lacs. Sont également inclus les phénomènes à court terme issus de l’interaction entre un ou plusieurs éléments, tels que les tempêtes violentes, les inondations, les vagues de chaleur, les épisodes de smog, les vagues océaniques et les ondes de tempête. Sur des horizons temporels plus longs (au-delà de l’échelle saisonnière, par exemple), les écosystèmes terrestres et océaniques, y compris les cycles du carbone et de l’azote ainsi que les composants de la cryosphère à évolution lente, tels que les vastes inlandsis et le pergélisol, font également partie du système terrestre, mais ces échelles temporelles ne feront pas l’objet de la conférence.

  • Un premier objectif de la conférence est d’examiner l’état des connaissances de la science de la météorologie et de la prévision météorologique, des sciences appliquées et sociales connexes et du milieu des utilisateurs. Cet examen permettra d’établir une feuille de route pour l’héritage de THORPEX et de mettre à jour l’objectif futur du Programme mondial de recherche météorologique.
  • Un deuxième objectif de la conférence est de passer en revue les nombreuses applications de la prévision météorologique à l’environnement naturel et d’examiner leur pertinence et leur utilisation dans la société. La méthode de prévision qui tient compte de l’ensemble du système terrestre pour la production de prévisions météorologiques et environnementales est considérée comme un moyen efficace de répondre aux demandes sociales et économiques croissantes et rapidement changeantes pour des services météorologiques.
  • Un troisième objectif de la conférence est d’encourager la prochaine génération de chercheurs à contribuer à tous les aspects de la météorologie et d’améliorer la capacité des scientifiques et des praticiens à établir des ponts entre les disciplines et une communication entre les chercheurs, les prévisionnistes, les fournisseurs de services et les utilisateurs.

Dans le cadre du thème principal de la conférence, Prévision continue des éléments du système terrestre : de quelques minutes à plusieurs mois, on y présentera des connaissances scientifiques allant de la recherche de base qui étend notre connaissance des processus et des méthodes à la recherche appliquée pour rassembler toutes les parties du système de prévision et évaluer les répercussions des phénomènes météorologiques et climatiques.

Le programme scientifique s’articulera autour de cinq thèmes scientifiques:

1. Les observations et l’assimilation des données (OAD)

Le thème de recherche Les observations et l’assimilation des données aborde la compréhension et l’amélioration de notre capacité d’observation actuelle et future et les moyens qui assurent que cette capacité est utilisée de façon optimale pour la prévision des phénomènes météorologiques à fort impact grâce aux progrès réalisés dans l’assimilation des données. La recherche contribue aux initiatives mondiales qui visent à optimiser l’utilisation du système mondial intégré d’observation actuel (WIGOS) de l’OMM afin de concevoir des réseaux d’observation régionaux et d’élaborer des stratégies qui reposent sur des bases solides et qui tiennent compte de l’évolution des observations à l’appui de la prévision météorologique et environnementale, principalement à des échelles temporelles de quelques minutes à une saison.

Le thème pourrait couvrir les sujets d’intérêt suivants:

  • Télédétection des conditions météorologiques (par radar, satellite, GPS, réseau de détection de la foudre, etc.);
  • Télédétection des composants atmosphériques;
  • Télédétection des propriétés en surface (humidité du sol, etc.);
  • Observation océanique;
  • Observations in situ;
  • Assimilation des données atmosphériques régionales et mondiales (troposphère, stratosphère, phénomènes météorologiques à fort impact, réanalyse, estimation quantitative des précipitations [EQP]);
  • Assimilation des données à l’échelle convective (p. ex. initialisation du modèle de prévision numérique du temps [PNT] à haute résolution, prévision immédiate, phénomène météorologique à fort impact, EQP);
  • Assimilation des données sur les composants de l’atmosphère (composition de la stratosphère et de la troposphère, aérosols, qualité de l’air, réanalyse);
  • Assimilation des données couplées (atmosphère-terres, atmosphère-océan, océan-vagues, terres-océan-glace de mer, cycle du carbone, réanalyse, initialisation des modèles de prévisions allant d’une saison à une décennie);
  • Assimilation des données océaniques régionales et mondiales (littoral, réanalyse, océanographie opérationnelle, salinité, chlorophylle de l’océan, biogéochimiques);
  • Assimilation des observations de la surface terrestre (variables nouvelles telles que l’humidité du sol, la température à la surface de la peau);
  • Assimilation des observations radar et satellites, in situ, GPS et d’un réseau de détection de la foudre (p.ex. nouveaux opérateurs d’observations, correction des biais, spécification d’erreurs d’observation, sélection adaptative et méthode de ciblage des données, utilisation dans des zones de nuages et de précipitations);
  • Méthodologie (analyse variationnelle, filtre Kalman d’ensemble [EnKF], méthodes hybrides, estimation des covariances d’erreur, techniques pour systèmes nettement non gaussiens, longue fenêtre/faible contrainte, nouvelles méthodes d’optimisation des réanalyses, estimation variationnelle/d’ensemble de paramètres, amélioration de la capacité de résoudre efficacement des problèmes de taille variable d'un modèle, autres techniques de pointe);
  • Outils de diagnostic et campagnes régionales (p.ex. analyse de sensibilité par méthode d’ensemble et modèle adjoint, étude des incréments d’analyse pour l’évaluation du modèle, études d’impact des observations, simulations expérimentales des systèmes d’observation (OSSE), applications au climat).

2. Prévisibilité et processus dynamiques, physiques et chimiques (PPDPC)

Le thème Prévisibilité et processus dynamiques, physiques et chimiques (PPDPC) portera sur la connaissance des processus dynamiques, physiques et chimiques nécessaire à la compréhension des sources de prévisibilité pour la prévision continue des éléments du système terrestre. Il sera également question de l’évaluation et de l’amélioration des paramètres et des représentations explicites des processus dynamiques, physiques et chimiques des systèmes de prévision numérique du temps. Une description sera faite des programmes sur le terrain, en lien notamment avec le Programme mondial de recherche météorologique de l’OMM et THORPEX, ainsi que de la dynamique et de la prévisibilité des phénomènes météorologiques à fort impact. Enfin, un rapprochement sera établi entre la recherche menée dans le domaine de la météorologie dynamique, physique et chimique dans les milieux universitaires et les applications dans les centres de prévisions météorologiques numériques.

Le thème pourrait couvrir les sujets d’intérêt suivants:

  • Méthodes numériques et modèles de la prochaine génération;
  • Paramétrage sous-maille (zone grise, ondes de gravité, orographie, surface terrestre, turbulence, etc.) ;
  • Forçage par méthodes d’ensemble et stochastiques;
  • Couche limite (conditions atmosphériques et océaniques à toutes les latitudes);
  • Nuages et convection (observations, processus et microphysique);
  • Systèmes tropicaux (cyclones tropicaux, mousson, oscillation de Madden-Julian);
  • Interactions extratropicales;
  • Prévisibilité et dynamique de l’océan.
3. Interactions entre les sous-systèmes

Le thème Interactions entre les sous-systèmes traitera de la recherche sur les processus fondamentaux à l’origine des interactions, des développements techniques nécessaires au couplage des modèles de sous-systèmes qui interagissent et de l’évaluation des modèles couplés qui en résultent. L’accent sera mis sur le couplage (unidirectionnel ou bidirectionnel) de deux sous-systèmes pour la prévision allant de quelques heures à une saison et pour les applications des projections des modèles global et régional. Les interactions entre les sous‑systèmes suivants seront examinées: atmosphère, surface terrestre, océan, glace de mer, composition chimique et écosystèmes. Le prochain sous-thème abordera la complexité grandissante du couplage de plusieurs sous-systèmes.

Le thème pourrait couvrir les sujets d’intérêt suivants:

  • Océan-cryosphère-atmosphère;
  • Cycle de l’eau, atmosphère-terre;
  • Chimie de l’atmosphère;
  • Modélisation des vagues et des ondes de tempête;
  • Écosystèmes.
4. Synthèse de la prévision numérique du système terrestre

Le thème de recherche Synthèse de la prévision numérique du système terrestre fera le point sur la conception, la vérification et l’application des modèles couplés de PNT. Les progrès mis en lumière dans le cadre de ce thème reposent sur les connaissances scientifiques décrites dans les trois thèmes précédents et sur des systèmes de prévision environnementale à la fine pointe de la technologie pour l’atmosphère, les océans, la cryosphère, la surface terrestre, l’hydrologie et la qualité de l’air.

La capacité de prévision des systèmes de PNT s’est grandement améliorée depuis une vingtaine d’années grâce à l’action conjuguée des progrès de la recherche et du développement de méthodes numériques, du paramétrage physique sous-maille (nuages, montagnes, etc.), de l’assimilation des données des systèmes d’observation terrestre et spatiale et des systèmes informatiques de haute performance (HPC). L’amélioration du calcul de haute performance a fait progresser la science de la PNT en affinant la résolution spatiale et temporelle de la modélisation des processus dynamiques et physiques de l’atmosphère. La capacité de prévision des systèmes de PNT atteint un tel niveau que les modélisateurs doivent maintenant coupler ces systèmes avec d’autres sous-systèmes physiques pour i) pouvoir continuer d’améliorer leur capacité de prévision et ii) répondre à une hausse de la demande pour de nouvelles applications environnementales.

La science de la prévision environnementale nous aide à comprendre les phénomènes à fort impact (urgences environnementales, sécheresse, inondation, qualité de l’air, etc.), les répercussions de certains phénomènes sur le plan économique ou de la santé (incendies de forêt, qualité de l’air, etc.) et les occasions d’application (énergie éolienne, gestion de l’eau, etc.), et à intervenir de manière appropriée.

Le thème pourrait couvrir les sujets d’intérêt suivants:

  • Prévision pour les villes (conditions météorologiques, concentrations d’aérosols et qualité de l’air)
  • Prévision locale et régionale à haute résolution (conditions météorologiques, concentrations d’aérosols et qualité de l’air)
  • Prévision mondiale à moyenne échéance (conditions météorologiques, concentrations d’aérosols et qualité de l’air)
  • Prévision infrasaisonnière à saisonnière
  • Prévision des conditions polaires
  • Prévision des systèmes tropicaux
  • Vérification à toutes les échelles spatiales et temporelles
  • Hydrologie et cycle de l’eau
  • Prévision d’ensemble

5. Répercussions des phénomènes météorologiques et dangers connexes

Le thème de recherche Répercussions des phénomènes météorologiques et dangers connexes, conjointement avec le programme des utilisateurs, des applications et des sciences sociales (UAS), s’intéressera à la recherche qui allie les progrès réalisés dans le domaine des systèmes d’observation, des modèles couplés de PNT et des nouvelles technologies pour informer les décideurs sur les répercussions des phénomènes météorologiques et les dangers connexes. En lien avec les dangers, des exposés traiteront des techniques de fusion des données d’observation et des PNT pour la prévision continue à de courtes échelles spatiales et temporelles, d’applications telles que les postes de travail des météorologues et des avancées sur le plan du processus prévisionnel, y compris l’automatisation partielle des avertissements à l’appui des météorologues aux opérations. De plus, il sera question de la recherche sur la vulnérabilité et l’exposition à des dangers simples et multiples. Quant aux répercussions, l’accent sera mis sur les interactions entre les dangers, les phénomènes ou les conditions météorologiques et les systèmes biophysiques importants qui sont connus pour avoir des effets marqués sur la société. Une attention particulière sera accordée à la recherche qui quantifie les répercussions, tout en mesurant notre capacité de prévoir ces répercussions à l’aide de méthodes déterministes et probabilistes, et dont les résultats peuvent être intégrés à des systèmes d’aide à la décision. Des exposés porteront également sur les phénomènes météorologiques à des échelles de quelques minutes à une saison et sur de nombreux types de dangers (aigus et chroniques), y compris les scénarios de dangers multiples. Des applications seront décrites, par exemple, les modèles conçus pour estimer les conditions hydrologiques ou la qualité de l’eau et les répercussions qui en découlent (inondation, sécheresse et pollution), les ondes de tempêtes et les dommages structuraux causés par les vents, la production agricole, les incendies de forêt, la demande énergétique, les dangers pour l’aviation et les problèmes de santé causés par la pollution de l’air ou des conditions de chaleur excessive. Les séances présentant des exposés de l’UAS seront consacrées plus en détail à la perception et à l’utilisation de l’information sur les répercussions, notamment la caractérisation, la communication et l’application de cette information à la prise de décisions actuelle, et aux comportements, résultats et avantages qui en découlent.

Ces séances pourraient porter sur les sous-thèmes suivants:

  • Techniques au moment du passage de la prévision immédiate à la PNT;
  • Applications météorologiques;
  • Élaboration de techniques de prévision opérationnelle;
  • Estimation de la valeur économique (sociétale) de l’information météorologique et environnementale;
  • Compréhension et amélioration de l’utilisation de l’information météorologique et environnementale dans la prise de décisions;
  • Compréhension et amélioration la communication des incertitudes des prévisions météorologiques et environnementales;
  • Établissement de méthodes de vérification conviviales;
  • Conception de systèmes et d’outils d’aide à la décision.

Les sous-thèmes pourraient traiter de questions en lien avec les sujets suivants:

  • Mégalopoles: répercussions de la qualité de l’air et des conditions météorologiques;
  • Inondation, glissement de terrain, incendie de forêt, sécheresse, onde de tempête, avalanche;
  • Cendres volcaniques;
  • Qualité de l’eau;
  • Énergie;
  • Transports;
  • Agriculture.

 

 

 

 

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