6. LES SORTIES DE MODELE


6.1 Les prévisions de précipitations


A chaque pas de temps du modèle sont calculés les flux instantanés de précipitations à travers chaque niveau ( se reporter au chapitre 5 à la paramétrisation des précipitations ). Au niveau le plus bas du modèle, ces flux quantifient tout simplement les précipitations qui arrivent au sol. Ces flux sont de quatre types:
- flux de précipitations liquides de grande échelle
- flux de précipitations neigeuses de grande échelle
- flux de précipitations liquides convectives
- flux de précipitations neigeuses convectives.

Pour l'utilisation opérationnelle, ces flux, instantanés et exprimés dans le modèle en kg/m²/s, sont convertis en mm/s et cumulés sur 6 heures de façon à correspondre aux grandeurs habituellement utilisées par le prévisionniste.

Sur les cartes de sortie de modèle, les hauteurs de précipitations ( tracées en lignes continues ) correspondent à la somme de ces quatre flux. Les hauteurs de neige ( tracées en pointillés ) sont la somme des précipitations neigeuses de grande échelle et convectives, en hauteur d'eau équivalente.

Pour chaque échéance, les flux sont cumulés sur les 6 heures précédentes.


6.2 Le filtrage des champs

6.2.1 Pourquoi un filtrage ?

Le filtrage s'effectue sur les champs de la BDAP. Ces champs de paramètres météorologiques issus du modèle ARPEGE sont connus sur les éta surfaces, sur la grille de Gauss réduite et avec une résolution variable. Pour pouvoir tracer ces champs sur les formats habituels de cartes, il faut effectuer différentes interpolations :
- une interpolation "horizontale" pour passer de la grille de Gauss réduite et à une grille ( latitude, longitude );
- une interpolation verticale pour passer des éta surfaces au géopotentiel ou à la pression. Pour ce faire, on calcule les correspondances Z( p ) et p( Z ) mais les champs obtenus sont très bruités. On filtre alors ces champs soit avec un filtre Gaussien, soit avec un filtre 9 points suivant le domaine. A partir de ces tableaux de champs filtrés p( Z ) et Z( p ) on interpole verticalement T, VV et TA.

On filtre pmer, VV et TA dans le but d'obtenir des champs plus homogènes, plus révélateurs de l'évolution de la situation synoptique.

Ces différentes interpolations sont génératrices de bruit c'est-à-dire de petites oscillations non représentatives d'un phénomène météorologique mais liées à la méthode numérique.

Le filtrage des champs tente donc d'éliminer ce bruit dû aux différentes interpolations, tout en préservant l'information météorologique pertinente.

6.2.2 Les deux types de filtres utilisés

1 - Pour les cartes G.E. ( grande échelle ) définies sur une grille ( 2 dg x 1.5 dg ) on utilise un filtre Gaussien qui élimine le bruit dû aux interpolations et homogénéise les champs :

Autour du point considéré on prend une fenêtre fixe de ( 7 x 7= ) 49 points de grille. La valeur du champ au point considéré dépend de la valeur du champ aux différents points de grille de la fenêtre. Cette dépendance est de la forme : exp( -d²/a² ), d étant la distance entre le point considéré et un point de la fenêtre.

Le filtre dépend de la distance L du point considéré au pôle d'intérêt par l'intermédiaire de a qui est fonction linéaire de cette distance, a = k x L. Ce coefficient k varie en fonction des filtrages, il est calibré pour chaque paramètre filtré.

a² définit en fait la raideur, la pente du filtre :

- Près du pôle d'intérêt ( a petit ), la courbe des poids est très plate : tous les points de la fenêtre ont une forte importance et le filtrage est important.

- Loin du pôle ( a grand ), la courbe des poids est pointue, seuls les points voisins du point considéré ont un poids important, sur le bord de la fenêtre le poids tend vers 0. Le filtrage est alors peu important voire inexistant.


Paramètres concernés par ce filtre :
- Z ( tous niveaux ), pmer
- TA, VV ( tous niveaux ).

2- Pour les cartes P.E. ( petite échelle ) définies sur une grille ( 0.5 dg x 0.5 dg ) ex format PERIDOT et futur EURAT5 on utilise un filtre 9 points qui élimine le bruit dû aux différentes interpolations :

La valeur du champ au point considéré est interpolée avec 4 points de poids différents, de part et d'autre dans les deux directions ( double balayage ).

Paramètres concernés : Z, pmer

Remarque : les champs de température et d'humidité ne sont pas filtrés.

6.2.3 Perspectives

Ce type de filtrage ne donne pas entièrement satisfaction, c'est une solution temporaire qui devrait être bientôt remplacée par l' AJUSTEMENT ( ou FIT SPECTRAL. )

On s'est aperçu que ce sont surtout les interpolations verticales qui généraient du bruit d'échelle plus faible que celle autorisée par la troncature.
A partir des champs bruts du modèle, on effectuera des interpolations verticales puis un aller-retour dans l'espace spectral de travail ou FIT SPECTRAL: les paramètres météorologiques seront ainsi systématiquement exprimés à l'aide de la troncature spectrale du modèle sur la sphère transformée ( T119 ). Cette opération provoque un filtrage plus naturel et plus efficace des champs

Certains champs subiront en plus un traitement particulier :
- ceux qui ont une grande variabilité spatiale ( notamment ceux qui sont des dérivées horizontales ), entre autres TA, TP et VV.
On passe de la sphère étirée basculée à la sphère géographique non étirée.

On coupe alors une partie du spectre, ceci modifie le spectre entier sur la sphère géographique et permet d'éliminer les petites longueurs d'onde réelles.
Le paramètre règlable est la troncature de coupure M, il dépend de la grille de sortie.
- On revient ensuite sur la sphère de travail ( T119 ) puis en points de grille Lat Lon ( il y a peu de génération de bruit au cours d'une interpolation horizontale ).

- pour des champs comme les géopotentiels, la pression réduite au niveau de la mer et la température, on envisage un filtrage dans l'espace spectral de travail en utilisant un filtre gaussien du type e-2Kn²/M² M = 119 et 0 < ou = n < ou = 119. Ce filtre affectera tout le spectre mais surtout les petites longueurs d'onde dans l'espace de travail.
- pour les autres champs ( humidité par exemple ) on ne fera rien de plus qu'un aller-retour dans l'espace spectral ( T119 ).
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