Dictons météo: mythe ou réalité? (1/2)

Publié le par Mamie La Science

"Pluie de Saint-Jean dure longtemps"
"Noël au balcon, Pâques aux tisons"
"Vent des Rameaux ne change pas de sitôt"
"Beaucoup d'étoiles le jour des rois, sécheresse et chaleur à l'été"
Et tant d'autres encore ....

De nombreux dictons météo jalonnent encore aujourd'hui les discussions de tout un chacun, mais qu'en est-il vraiment? Ces dictons - trouvant pour la plupart leur origine dans les observations des paysans des siècles passés - sont-ils de réels indicateurs météorologiques ou simplement de vagues impressions que nous ne remarquons que les fois où ces dictons sont avérés? Qu'en dit la science?

Pour répondre à cette question, penchons-nous sur les techniques actuelles de prédictions météo, comment fonctionnent nos modèles et d'ailleurs, sont-ils vraiment fiables?

Afin de prédire le temps qu'il fera, les météorologues d’hier s'appuyaient uniquement sur la pression atmosphérique, qui donnait des résultats assez satisfaisant mais globalement peu précis. Plus de 350 ans après l'invention du baromètre par Torricelli (1643) à Florence, nous ne sommes cependant toujours pas capable de prédire avec exactitude la météo de demain.

Ceci est tout simplement dû au fait qu'à l'heure actuelle, nos ordinateurs ne sont pas encore assez puissant pour incorporer tout les paramètres dont dépendent la météo, en effet, en plus de la pression de l'air qui va déterminer la force et la direction des vents, la météo dépend également de la quantité d'eau présente dans l'air, de sa carte des températures, de la nature et de la quantité de polluants et de la densité globale de l'air. En tout, l'air contient - en règle générale - 16 gaz en permanence. Du coup, pour réaliser une prédiction parfaite, il faudrait écrire 16 équations tenant compte de tout les éléments cités précédemment.

En soit, ceci n'est pas un problème, le supercalculateur le plus puissant du monde, le Tianhe-2 chinois, est capable de réaliser plus de 33 millions de milliards de calculs par seconde, ce ne sont quelques 16 malheureuses équations qui vont l'arrêter! (à titre de comparaison, un ordinateur domestique de dernière génération type i7 peut en réaliser jusqu'à 200 milliards par seconde)

Sauf que ...

Les équations de la mécanique des fluides ne sont absolument pas linéaires, et en plus, elles sont différentielles. Autrement dit, elles dépendent d'elles-mêmes. Et c'est bien là qu'est le problème, en effet, jusqu'à présent, jamais personne n'a réussi à résoudre une équation différentielle à 3 éléments (c'est le fameux "problème à 3 corps" qui a rendu fou plus d'un mathématicien) en effet, bien qu'elles soient théoriquement solvables (comprendre qu'une solution existe), jamais on n'a pu en résoudre une seule, on n'a jamais réussi qu'à extrapoler des prédictions en partant de conditions connus, et sans jamais aller trop loin non plus dans le temps. Vous comprendrez donc que si on ne peut qu'à peine prédire les résultats d'une équation qui contient 3 éléments - dans notre cas, 3 paramètres (pression, température et densité par exemple) - en résoudre 16 contenant 5 éléments est complètement surréaliste!

Alors comment font-ils? Et bien ils trichent. Pour résoudre le problème, les météorologues développent sans cesse de nouveaux modèles qui se basent sur les observations pour moduler des facteurs arbitraires et aléatoires, par exemple, plutot que de mesurer la proportion exacte d'eau dans l'air à 18H02min52sec, ils prennent la proportion à 18H00 et la font varier aléatoirement dans une gamme déterminée par le modèle qu'ils appliquent (par exemple, un modèle pourra proposer de faire varier cette proportion de + ou - 5% alors qu'un autre ne la fera varier que de 0.2%) Il revient alors au météorologue de choisir un modèle de prédiction qui lui semble raisonnable: s'il n'a pas plus une goutte d'eau depuis 3 semaines, il est peu probable que la proportion d'eau dans l'air varie de 5% en 2 minutes ...

Une fois un modèle choisi, le météorologue va lancer quelques centaines de simulations avec les changements aléatoires préconisés par le modèle et en tirera des probabilités, par exemple 99.97% de chance pour que le ciel reste dégagé et clair, 0.02% de chance pour que des nuages apparaissent et qu'il se mette à pleuvoir et seulement 0.01% de chance pour qu'une tornade surgisse. Et de ces probabilités, il fera un bulletin météo.

En conclusion, on est pas bien avancés! En effet, même si l'introduction des probabilités a rendu la prédiction météorologique bien plus efficace qu'auparavant, elle reste incapable de prédire à plus d'une semaine grand maximum, alors prédire sur plusieurs mois ... Bon et bien il ne me reste plus qu'à écrire un autre article sur le sujet. A bientôt chez mamie la science!

Publié dans météo

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Quand hirondelle chante en mai, printemps est passé.

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