De la météorologie au climat observé

Pour décrire le climat actuel ou reproduire une situation météorologique passée, on peut utiliser des mesures de stations, des sorties de modèles, des réanalyses ou des fichiers synthétiques. Ces sources n’ont ni la même origine, ni la même résolution, ni le même niveau de représentativité.

Observer le temps qu’il fait, jour après jour, permet de constituer les longues séries nécessaires pour caractériser le climat, ses variations et ses tendances.

Mesures météorologiques

Une station météorologique mesure en un lieu donné la température de l’air, la pression, le vent, l’humidité, le point de rosée, les précipitations, la couverture nuageuse ou la visibilité. Le rayonnement solaire est moins souvent mesuré, alors qu’il est essentiel aux simulations thermiques.

La composition d’une station dépend de son usage : climatologie, aéronautique, agriculture ou météorologie routière. Les réseaux nationaux partagent une partie de leurs observations avec l’ Organisation météorologique mondiale . Les stations sont généralement identifiées par un numéro WMO et, dans l’aéronautique, par un code ICAO.

Source : NCEI/NOAA

Source : NCEI/NOAA

Sources de données

• Météo-France pour les observations françaises ;
• NOAA/NCEI pour de nombreuses observations mondiales ;
• Meteostat pour des observations historiques horaires ou journalières issues de différents réseaux.

Une station fournit une mesure locale. Elle ne décrit pas nécessairement les conditions d’un site distant, surtout si le relief, l’urbanisation ou la proximité de la mer diffèrent.

Explorer les températures observées

L’outil Tendances et anomalies de température permet d’explorer les températures moyennes de plusieurs villes françaises, leur écart à la normale climatique 1991–2020. Il propose deux niveaux de lecture complémentaires : une vue annuelle à travers les bandes climatiques et une vue journalière permettant de comparer plusieurs années.

Prévoir la météo

La prévision météorologique cherche à prévoir le temps des prochaines heures ou des prochains jours. Elle part d’un état initial aussi précis que possible de l’atmosphère : température, pression, humidité, vent, état des sols, etc.

Cet état initial est construit en assimilant continuellement des observations issues des stations, satellites, radars, avions, bouées et autres systèmes de mesure. Une petite erreur sur cet état peut croître au cours de la simulation : la prévisibilité diminue donc rapidement avec l’échéance.

Les modèles de prévision résolvent ensuite les équations de l’atmosphère sur une grille. Ils produisent une évolution chronologique déterminée du temps, par exemple le passage d’un front ou la température attendue demain à une heure donnée. Plusieurs simulations légèrement différentes sont souvent réunies dans une prévision d’ensemble afin d’estimer l’incertitude.

Du global au local

La prévision commence à l’échelle globale, car l’évolution de l’atmosphère sur une région dépend de phénomènes situés bien au-delà de ses frontières. Des modèles régionaux à maille plus fine sont ensuite alimentés par le modèle global pour mieux représenter le relief, les côtes, l’occupation du sol ou les phénomènes convectifs.

Cette descente vers le local est particulièrement utile pour prévoir les conditions sur un territoire, une ville ou un site de projet. Elle ne supprime toutefois pas toutes les incertitudes : certains phénomènes restent plus petits que la maille du modèle ou doivent être représentés par des paramétrisations.

Source : DRIAS

Deux familles de méthodes sont utilisées :

• la descente d’échelle dynamique, fondée sur un modèle physique à haute résolution, cohérente entre variables mais coûteuse en calcul ;
• la descente d’échelle statistique, qui relie grandes échelles et observations locales, avec un coût réduit mais un risque d’artefacts.

La modélisation du climat futur utilise elle aussi des modèles globaux et des descentes d’échelle. Son objectif est cependant différent : elle ne cherche pas à prévoir le temps d’une journée précise, mais l’évolution statistique du climat sur plusieurs décennies. Cette démarche est présentée dans la page Des scénarios aux projections climatiques .

Réanalyses : reconstruire le climat passé

Une réanalyse combine un modèle atmosphérique et de nombreuses observations historiques par assimilation de données. Elle reconstruit l’atmosphère sur une grille régulière et sur plusieurs décennies, avec une couverture continue, des séries homogènes et de nombreuses variables.

Elle n’est toutefois pas une observation directe : ce résultat de modèle contraint par des mesures peut conserver des biais, notamment pour les phénomènes très locaux.

Source : ECMWF

ERA5

ERA5 est une réanalyse mondiale produite par l’ECMWF. Elle fournit de nombreuses variables atmosphériques depuis plusieurs décennies. ERA5-Land propose une reconstruction plus fine des variables de surface continentale.

Fichiers météorologiques horaires

Les études thermiques, énergétiques ou de confort utilisent souvent une année complète à pas de temps horaire. Le fichier peut représenter un climat moyen ou une année réelle.

Année météorologique typique — TMY

Un TMY (Typical Meteorological Year) est une année synthétique représentative du climat d’un lieu sur plusieurs décennies. Ses mois peuvent provenir d’années différentes, choisis pour reproduire les statistiques de la période de référence.

Il convient aux études énergétiques, au dimensionnement courant et au confort habituel. Des fichiers sont notamment disponibles sur Climate.OneBuilding.org .

Explorer un fichier météorologique EPW

L’outil Analyse climatique et confort extérieur permet de charger un fichier EPW depuis Climate.OneBuilding.org ou d’en glisser un, de sélectionner une période d’étude et d’explorer ses principales variables : température, humidité, rayonnement solaire et vent. Il propose également des analyses de confort extérieur, notamment à travers l’indice PET.

Variables disponibles

Limite des années typiques

Parce qu’un TMY représente un climat moyen, il ne restitue pas fidèlement les événements rares. Une canicule sévère peut en être absente alors qu’elle est déterminante pour une étude de résilience.

Année météorologique réelle — AMY

Un AMY (Actual Meteorological Year) représente une année observée ou reconstruite. Plusieurs jeux de données peuvent être combinés lorsqu’une variable manque ; le rayonnement solaire est par exemple parfois reconstruit par un modèle ou une réanalyse.

Les AMY servent à reproduire un événement historique, à comparer simulation et mesures ou à étudier un été chaud. Resimuler un bâtiment avec la météo de 2003 est un cas classique d’analyse de résilience.

Et les événements extrêmes ?

Un événement extrême ne se résume pas à une valeur maximale : sa durée, son intensité, son extension géographique et sa sévérité cumulée comptent aussi. Le cas des vagues de chaleur est détaillé dans Canicules et vagues de chaleur .