BOUTTIER François




François Bouttier

CNRM -GAME (UMR CNRS & Météo-France)
équipe GMME/PRECIP

Groupe de Modélisation à Moyenne Echelle

Recherche en prévision d’ensemble

42, Av. G. Coriolis
31057 Toulouse Cedex 1, France
Tél. +33 (0) 5 61 07 98 25
Fax +33 (0) 5 61 07 96 27
courriel : francois point bouttier at meteo point fr

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 Thèmes de recherche

Recherche en prévision d’ensemble de l’atmosphère aux échelles convectives :

  • Développement d’algorithmes de prévision d’ensemble. Représentation des erreurs de modélisation, physique stochastique.
  • Valorisation des prévisions d’ensemble et de l’information probabiliste. Prise en compte des impacts. Fusion de modèles multiples.
  • Prévisibilité de l’atmosphère aux échelles kilométriques. Phénomènes précipitants. Modification du temps. Diagnostic de cas extrêmes.
  • Prévision probabiliste des précipitations et phénomènes convectifs : orages, pluies intenses, grêle, risques de crues soudaines
  • Assimilation de données, prévision immédiate

 Cursus scientifique

1991 : stage au Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) de Météo-France, Toulouse. Développement avec Jean-François Mahfouf d’un système d’assimilation de données pour l’humidité du sol dans le modèle Péridot. Validation sur des données de la campagne HAPEX-MOBILHY. Ce système d’assimilation a été installé, après des adaptations, dans le système de prévision opérationnel ARPEGE/ALADIN à partir de 1997.

1991-1993 : doctorat en météorologie de l’université Paul Sabatier, préparé au Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) de Météo-France, Toulouse. Etude de la prévisibilité météorologique par la mise en oeuvre d’un filtre de Kalman sur un modèle global barotrope de l’atmosphère : examen de la dynamique des covariances d’erreurs au cours de la prévision, et de leur évolution dans un système d’assimilation.

1994-1995 : ingénieur de recherche au CNRM. Développement d’un système d’assimilation de données variationnel 3D-Var pour le modèle ARPEGE, étude de la prise en compte d’une résolution géographiquement variable. Le 3DVar ARPEGE est devenu opérationnel à Météo-France en 1999.

1995-1997 : scientifique au Centre Européen pour les Prévisions Météorologiques à Moyen Terme (CEPMMT), Reading, Grande-Bretagne. Développement avec John Derber d’une nouvelle modélisation multivariée des covariances d’erreur d’ébauche Jb, ce système est devenu opérationnel au CEPMMT en 1997, et à Météo-France en 1999.

1997-2000 : chef de la section ’assimilation de données’ au CEPMMT. Développement du logiciel ’obstat’ de comparaison des observations au système IFS du CEPMMT. Etude de l’assimilation des dropsondes, des profileurs de vent, de la sensibilité des prévisions aux conditions initiales et au réseau d’observation, de l’algorithmique du système d’assimilation 4DVar. Implantation avec Florence Rabier d’une extension de la fenêtre temporelle du 4DVar de 6h à 12h, rendue opérationnelle au CEPMMT en 2000.

2000-2008 : ingénieur recherche/étude au CNRM. Responsable du projet AROME de Météo-France pour le lancement d’un nouveau système de prévision opérationnel à résolution kilométrique, à partir du modèle Méso-NH et des modèles et système d’assimilation ALADIN. AROME est devenu opérationnel à Météo-France en 2008, il est en phase préopérationnelle dans une quinzaine de pays européens (consortiums ALADIN et HIRLAM), parfois sous le vocable ’HARMONIE’.

2003-2010 : directeur du Groupe de Modélisation et d’Assimilation pour la Prévision (CNRM/GMAP) de Météo-France, Toulouse.

2011- : chercheur au CNRM sur la prévision d’ensemble à échelle convective. Evaluation d’ensembles multimodèles en collaboration avec les services météorologiques allemand (DWD) et Britannique (Met Office). Développement de logiciels de production de prévisions probabilistes et d’évaluation de leurs performances. Expérimentation de prototypes de prévision d’ensemble AROME sur la France, incluant des schémas de physique stochastique, de perturbation des surfaces et de couplage par apprentissage automatique. Encadrement et participation à des contrats de recherche collaboratifs, notamment en aéronautique (programme européen SESAR), énergies renouvelables (contrat FEDER METEOSWIFT), hydrométéorologie (contrat ANR PICS), automatisation des prévisions météorologiques (projet 3P/ALPHA), intercomparaison européenne de modèle nationaux (SRNWP-EPS), physicque stochastique (VIPS)

2012- : point de contact médias sur les questions de modification du temps

2014 : Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) de l’Institut National Polytechnique de Toulouse : "Modélisation des erreurs de prévision météorologique".


 Publications avec comité de lecture

  • Bouttier, F., J.-F. Mahfouf and J. Noilhan, 1993 : Sequential assimilation of soil moisture from atmospheric low-level parameters. Part I : Sensitivity and calibration studies. Jour. Appl. Meteor., 32, 1335-1351.
  • Bouttier, F., J.-F. Mahfouf and J. Noilhan, 1993 : Sequential assimilation of soil moisture from atmospheric low-level parameters. Part II : Implementation in a mesoscale model. Jour. Appl. Meteor., 32, 1352-1364.
  • Bouttier, F., 1993 : The dynamics of error covariances in a barotropic model. Tellus, 45A, 408-423.
  • Bouttier, F., 1994 : A dynamical estimation of error covariances in an assimilation system. Mon. Wea. Rev., 122, 2376-2390.
  • Rabier, F., A. McNally, E. Andersson, P. Courtier, P. Undén, J. Eyre, A. Hollingsworth and F. Bouttier, 1998 : The ECMWF implementation of three-dimensional variational assimilation (3D-Var). Part II : structure functions. Quart. J. Roy. Met. Soc., 124, 1809-1829.
  • Barkmeijer, J., M. van Gizjen and F. Bouttier, 1998 : Singular vectors and the analysis error covariance metric. Quart. J. Roy. Met. Soc., 124A, 1695-1713.
  • Derber, J. and F. Bouttier, 1999 : A reformulation of the background error covariance in the ECMWF global data assimilation system. Tellus, 51A, 195-222.
  • Järvinen, H., E. Andersson and F. Bouttier, 1999 : Variational assimilation of time sequences of surface observations with serially correlated errors. Tellus, 51A, 469-488.
  • Bouttier, F., 2001 : The use of profiler data at ECMWF. Meteorologische Zeitschrift, 10, no.6, 497-510, Dec 2001.
  • Bouttier, F. and G. Kelly, 2001 : Observing system experiments with the ECMWF data assimilation system. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 127, 1469-1488.
  • Hello G. and F. Bouttier, 2001 : Using adjoint sensitivity as a local structure function in variational data assimilation. Nonlinear Processes in Geophysics, 8, (6), 467-483.
  • Michel, Y. et F. Bouttier, 2006 : Automated tracking of dry intrusions on satellite and synthetic water vapour imageries. Quart. Jour. Roy. Met. Soc., 132, pp.2257-2276.
  • Stoffelen, A., G.-J. Marseille, F. Bouttier, D. Vasiljevic, S. de Haan and C. Cardinali, 2006 : Doppler Wind Lidar observation system simulation experiment. Quart. Jour. Roy. Met. Soc,. 132, 1927-1948.
  • Bouttier, F., 2007 : Arome, avenir de la prévision régionale. La Météorologie, 8e série, no. 58, 12-20.
  • Richard E., C. Flamant, F. Bouttier, J. Van Baelen, C. Champollion, S. Argence, J. Arnault, C. Barthlott, A. Behrendt, P. Bosser, P. Brousseau, J.-P. Chaboureau,U. Corsmeier, J. Cuesta, P. Di Girolamo, M. Hagen, C. Kottmeier, P. Limnaios, F. Masson, G. Pigeon, Y. Pointin, F. Tridon, Y. Seity et V. Wulfmeyer, 2009 : La campagne Cops : genèse et cycle de vie de la convection en région montagneuse, La Météorologie, 64.
  • Rotach MW, Ambrosetti P, Ament F, Appenzeller C, Arpagaus M, Bauer HS, Behrendt A, Bouttier F, Buzzi A, Corazza M, Davolio S, Denhard M, Dorninger M, Fontannaz L, Frick J, Fundel F, Germann U, Gorgas T, Hegg C, Hering A, Keil C, Liniger MA, Marsigli C, McTaggart-Cowan R, Montani A, Mylne K, Ranzi R, Richard E, Rossa A, Santos-Muñoz D, Schär C, Seity Y, Staudinger M, Stoll M, Volkert H, Walser A, Wang Y, Werhahn J, Wulfmeyer V, Zappa M : 2009, MAP D-PHASE : Real-time Demonstration of Weather Forecast Quality in the Alpine Region, Bull Amer Meteor Soc, 90 (9), 1321-1336, DOI:10.1175/2009BAMS2776.1
  • Seity, Y., Brousseau, P., S. Malardel, G. Hello, P. Bénard, F. Bouttier, C. Lac and V. Masson, 2011 : The AROME-France convective scale operational model. Mon. Wea. Rev., 139, 976-99. doi : 10.1175/2010MWR3425.1
  • Brousseau, P., L. Berre, F. Bouttier and G. Desroziers, 2011 : Background-error covariances for a convective scale data-assimilation system : AROME-France 3D-Var. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc., 137 : 409-422. doi:10.1002/qj.750 .
  • Brousseau, P., L. Berre, F. Bouttier and G. Desroziers, 2012 : Flow-dependent background-error covariances for a convective scale data assimilation system. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc. , 138, 310-322. doi : 10.1002/qj.920
  • Bouttier, F., B. Vié, O. Nuissier and L. Raynaud, 2012:Impact of stochastic physics in a convection-permitting ensemble. Mon. Wea. Rev., 140, 3706-3721. doi : http://doi.org/10.1175/MWR-D-12-00031.1
  • Vié, B., G. Molinié, O. Nuissier, V. Ducrocq, F. Bouttier and E. Richard, 2012 : Hydro-meteorological evaluation of a convection-permitting ensemble prediction system for Mediterranean heavy precipitating events. Nat. Hazards Earth Syst. Sci, 12, 2631-2645. https://doi.org/10.5194/nhess-12-2631-2012.
  • Brousseau, P., G. Desroziers, F. Bouttier and B. Chapnik, 2013 : A posteriori diagnostics of the impact of observations on the AROME-France convective-scale data-assimilation system. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc., 140, 982-994. https://doi.org/10.1002/qj.2179.
  • Raynaud, L., O. Pannekoucke, P. Arbogast and F. Bouttier, 2014 : Application of a Bayesian weighting for short-range lagged ensemble forecasting at the convective scale. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc.,141, 459–468. https://doi.org/10.1002/qj.2366
  • Bouttier F., L. Raynaud, O.Nuissier and B. Ménétrier, 2016 : Sensitivity of the AROME ensemble to initial and surface perturbations during HyMeX.. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc, 142, 390-403. https://doi.org/10.1002/qj.2622
  • Raynaud, L. and F. Bouttier, 2016 : Comparison of initial perturbation methods for ensemble prediction at convective scale. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc. 142, 854–866, https://doi.org/10.1002/qj.2686
  • Nuissier O., C. Marsigli, B. Vincendon, A. Hally, F. Bouttier, A. Montani and T. Paccagnella, 2016 : Evaluation of two convection-permitting ensemble systems in the HyMeX Special Observation Period (SOP1) framework. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc. 140, 1900-1916, https://doi.org/10.1002/qj.2859
  • Beck, J., F. Bouttier, C. Gebhardt, L. Wiegand and N. Roberts, 2016 : Development and verification of two convection-resolving multi-model ensembles over northwestern Europe. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc. 142, 2808-2826, https://doi.org/10.1002/qj.2870
  • Raynaud, L. and F. Bouttier, 2017 : The impact of horizontal resolution and ensemble size for convective-scale probabilistic forecasts. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc in Aug 2017. 143 : 3037-3047. https://doi.org/10.1002/qj.3159
  • Osinski, R and F. Bouttier, 2018 : Short-range probabilistic forecasting of convective risks for aviation based on a lagged-average-forecast ensemble approach. Met. Apps. 25, 105-118. https://doi.org/10.1002/met.1674
  • Bouttier, F. and L. Raynaud, 2018 : Clustering and selection of boundary conditions for limited area ensemble prediction. Quart. Jour. Roy. Meteor. Soc., 9pp. https://doi.org/10.1002/qj.3304
  • Caumont O., M. Mandement, F. Bouttier, J. Eeckman, C.Lebeaupin-Brossier, A. Lovat, O. Nuissier, and O. Laurantin, 2021 : The heavy precipitation event of 14-15 October 2018 in the Aude catchment : A meteorological study based on operational numerical weather prediction systems and standard and personal observations. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 21, 1135–1157. https://www.doi.org/10.5194/nhess-21-1135-2021

 Exposés en conférences récentes

  • Tiberi-Wadier Anne-Laure, M. Taillardat, N. Goutal, S. Ricci, P. Sergent, F. Bouttier et E. Le Pape, 2018 : Vers une approche ensembliste de la prévision des crues. Colloque annuel de la Société Hydrotechnique de France, Avignon, 14-16 Nov 2018
  • Bouttier, F., H. Marchal, 2019 : Short-range ensemble prediction of precipitation. 20-23 mai 2019, 12th International HyMeX Workshop in Split, Croatia. www.hymex.org
  • Caumont, O., F. Bouttier, C. Lebeaupin-Brossier, A. Lovat. M. Mandement, O. Nuissier and O. Laurantin, 2019 : The catastrophic case of heavy rainfall and flash flooding of 14-15 October 2018 in south-western France : a multi-scale observational and modelling analysis. Abstract of the annual AMS conference : 30th Conference on Weather Analysis and Forecasting (WAF)/26th Conference on Numerical Weather Prediction (NWP). 12-16 January 2020, Boston.
  • François Bouttier and Hugo Marchal, 2019 : multimodel probabilistic thunderstorm forecast. SRNWP-EPS workshop, Madrid, 22-24 Oct 2019. Présentation invitée.
  • Bouttier, F., 2020 : SRNWP-EPS ensemble intercomparison in the Arome-France-EPS overlap zone : first results. Oral presentation to the Eumetnet SRNWP-EPS workshop, 27-29 Oct 2020
  • Bouttier, F., H. Marchal et A. Fleury, 2020 : seamless ensemble nowcasting of thunderstorms and flash floods. Multi-scale Forecasting of Weather-Related Hazards, seminar of the WWRP/HIWeather program of WMO, 19 Nov 2020.
  • Peredo Daniela, Maria-Helena Ramos, Hugo Marchal and François Bouttier, 2021 : Challenges of event-based evaluation of flash floods : example of the October 2018 flood event in the Aude catchment in France. HEPEX workshop on Connecting global to local hydrological modelling and forecasting : scientific advances and challenges. 29 June - 1 July 2021, hosted by ECMWF.
  • Fleury, A. and Bouttier, F. : Representation of model error through process-based perturbations for ensemble prediction : application to turbulence and shallow convection parametrisations, EGU General Assembly 2021, online display material, 19–30 Apr 2021, EGU21-15167, doi:10.5194/egusphere-egu21-15167
  • Charpentier-Noyer, M., Payrastre, O., Gaume, E., Nicolle, P., Bouttier, F., and Marchal, H. : Evaluation of three short-range (0-6h) rain ensemble forecasts : study of the Aude October 2018 flash floods (southeastern France), EGU General Assembly 2021, online, 19–30 Apr 2021, EGU21-11946, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-11946, 2021
  • Javelle, P., O. Payrastre, B. Boudevillain, F. Bourgin, F. Bouttier, O. Caumont, M. Charpentier-Noyer, V. Dicrocq, A. Fleury, P.-A. Garambois, E. Gaume, N. Hocini, B. Janet, M. Jay-Allemand, D. Lague, A. Lovat,n D. Moncoulon, J.-P. Naulin, P. Nicolle, D. Peredo, C. Perrin, F. Pons, M.-H. Ramos, I. Ruin, G. Terti, 2021 : Flash flood impacts nowcasting within the PICS project (2018-20122) : end-users involvement and first results. 4th European Conference on Flood Risk Management ’FLOODRISK’, 22-24 June 2021

 Enseignement

  • Enseignant de Master 2 "Océan, Atmosphère et Surfaces Continentales" (Université Paul Sabatier, Toulouse) : cours d’assimilation de données.
  • Enseignant de Master M2 ISAE/Supaéro Toulouse ’’observation de la Terre et sciences de l’univers’’, module ’’météo, atmosphère, climat’
  • membre du jury du Master M2-SOAC de l’Université Paul Sabatier, Toulouse

Directions de thèses

  • Gwenaëlle Hello : université Toulouse 3 - Paul Sabatier intitulée "Prise en compte de la dynamique associée aux dépressions des latitudes moyennes dans la détermination des conditions initiales des modèles météorologiques", soutenue le 29 novembre 2002 (co-supervisor)
  • Vincent Guidard : université Toulouse 3 - Paul Sabatier intitulée "Assimilation multi-échelle dans un modèle météorologique" soutenue le 23 octobre 2007 (co-supervisor)
  • Olivier Caumont : université Toulouse 3 - Paul Sabatier intitulée "Simulation et assimilation de données radar pour la prévision de la convection profonde à fine échelle" soutenue le 4 décembre 2007 (co-supervisor)
  • Yann Michel : université de Paris-Est, "Assimilation de données d’images télédétectées en météorologie" soutenue le 17 décembre 2008 (Ph.D director and main supervisor)
  • Pierre Brousseau : université Toulouse 3 - Paul Sabatier, "Propagation de l’information observée dans le système d’assimilation et le modèle atmosphérique AROME" soutenue le 9 juillet 2012 (Ph.D director)
  • Benoît Vié : thèse de l’université de Paris-Est intitulée "Méthodes de prévision d’ensemble pour l’étude de la prévisibilité à échelle convective des épisodes de pluies intenses en Méditerranée" soutenue le 29 novembre 2012 (co-supervisor)
  • Axelle Fleury : université Toulouse 3 - Paul Sabatier, "Approche physique des erreurs de modélisation en prévision d’ensemble atmosphérique" démarrée en octobre 2019 (Ph.D director and main supervisor)

Encadrement de stages de fin d’études

  • Tarik Kriat (IENM et Master M2OASC de l’université de Toulouse) intitulé ’’Correction des biais des prévisions de pluies dans la prévision d’ensemble AROME’’, janvier-juin 2015. (encadrant prinipal)
  • Jeoffrey Koegler (Master M2-SOAC de l’université de Toulouse) intitulé ’’Prévisibilité des pluies catastrophiques du 3 octobre 2015’’, janvier-juin 2017 (encadrant principal)
  • Karine Hoorens (Master M2 Data Science de l’Ecole Polytechnique) intitulé ’’apprentissage automatique pour la prévision probabiliste des nuages’’, mai-septembre 2017 (encadrant principal)
  • Charline Ragon (Master M2 Univ. Lyon 1), intitulé "prévision d’ensemble du brouillard pour les principaux aéroports français", février-août 2020 (coencadrement avec T. Bergot et I. Etchevers)
  • Sabine Radanovics (projet de fin d’études de l’Ecole Nationale de la Météorologie, cursus IENM) intitulé "variabilité spatiale et saisonnière du diagnostic de la densité d’éclairs dans Arome", février-août 2020. (coencadrement avec O. Caumont, Y. Seity, I. Etchevers)
  • Kévin Walcarius (Master M2, Institut KTH des sciences environnementales, Norvège) intitulé ’prévision immédiate probabiliste des scénarios de pluie intense’, mars-août 2021. (encadrant principal)

 Contrats de recherche

  • 2003-2007 : CNRS INSU/LEFE ’assimilation de données à échelle fine AROME’ (project leader)
  • 2005-2007 : ANR ’campagne de mesures COPS’ (leader : Evelyne Richard, Laboratoire d’Aérologie)
  • 2006-2009 : ANR ’ADDISA’ (assimilation de données d’images, leader : Isabelle Herlin, INRIA)
  • 2012-2014 : INSU/LEFE/MANU VIPS ’Valorisation et Interprétation des Prévisions Probabilistes’ (project leader)
  • 2012-2014 : SESAR WP11.2.2 D3 ’superensemble’ (multimodel ensemble forecasts of convective hazards for air traffic) (subtask leader)
  • 2014-2016 : IMET (SJU SESAR) aircraft probabilistic routing project
  • 2016-2018 : METEOSWIFT FEDER / Région occitanie : probabilistic wind power prediction. (task leader)
  • 2018-2021 : ANR PICS : hydrometeorological prediction.
  • 2020-2022 : INSU/LEFE/ISPSIPE : modélisation stochastique des erreurs de modélisation (project leader)
  • 2021-2024 : Bourse de thèse Région Occitanie : étude de la propagation des erreurs dans un modèle couplé océan-atmosphère.

    Encadrement direct de CDD sous projet

  • 1997 : Gert-Jan Marseille (6 mois) sur l’étude de la sensibilité des prévisions sur l’Europe aux conditions initiales. Financement SRNWP/EUCOS.
  • 2002-2003 : Thibaut Montmerle (18 mois) sur l’assimilation de radiances du satellite Météosat Seconde Génération. Financement Alcatel.
  • 2013-2014 : Jeffrey Beck (24 mois) sur la prévision d’ensemble multimodèle de la convection pour l’aéronautique. Financement EU SESAR.
  • 2014 : Guillem Candille (4 mois) sur la prévision probabiliste des impacts météorologiques sur le trafic aérien. Financement EU SESAR.
  • 2015-2016 : Robert Osinski (24 mois) sur la prévision de l’impact de la convection sur le trafic aérien. Financement EU SESAR et IMET.
  • 2017-2018 : Sabine Radanovics (18 mois) sur la prévision probabiliste de la production éolienne. FInancement FEDER-Région Occitanie.
  • 2019 : Axelle Fleury (7 mois) sur la prévision d’ensemble des précipitations pour les modèles de crues. Financement ANR projet PICS.
  • 2021 : Adrien Warnan (CDD 9 mois) sur la prévision probabiliste immédiate des précipitations intenses. Financement DGPR.

 Communication et vulgarisation

  • nombreuses interviews dans la presse (TV, presse écrite) et travaux de consultance sur les questions de modification du temps : ensemencement nuageux, lutte contre la grêle, trainées de condensation...

 Web

Data assimilation course (2017, mostly in French)


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