Recherche conjointe à l’intersection du temps et du climat

pyr Mitchell W. Moncrieff1, Melvyn A. Shapiro2, Julia M. Slingo3 et Franco Molteni4

Introduction

Si l’analyse et la prévision du temps et du climat à des échelles temporelles allant de quelques jours à plusieurs années ne progressent pas plus rapidement c’est, en partie du moins, parce que l’on ne comprend pas parfaitement les processus en jeu et parce que l’on ne dispose pas de systèmes opérationnels et expérimentaux de prévision numérique qui représentent correctement le phénomène de la convection précipitante et son organisation à plusieurs échelles, dans les zones tropicales notamment. L’affinement de la paramétrisation n’a pas suivi l’approfondissement des connaissances qu’ont permis les études de processus. L’organisation convective n’étant pas représentée par les techniques modernes de paramétrisation, il est encore impossible d’évaluer convenablement ses effets à grande échelle, alors qu’il s’agit d’un processus fondamental dans plusieurs phénomènes tropicaux, dont:

Ces quelques exemples ont en commun l’interaction des multiples échelles qui sont associées aux systèmes précipitants et aux transports tridimensionnels de masse, de quantité de mouvement et d’énergie qui les caractérisent. L’existence simultanée de plusieurs phénomènes organisés souligne l’importance de représenter la cohérence dynamique, la progression d’échelle et le transport en fonction des régimes dans les modèles mondiaux, ces aspects n’étant pas saisis par les méthodes actuelles de paramétrisation.

Les effets des changements de phase de l’eau à l’intérieur des systèmes convectifs organisés se manifestent à différentes échelles temporelles: période de 24 heures ou de renversement de la convection (quelques heures à une journée), durée de l’organisation de la convection à moyenne échelle (jours), temps de séjour de l’eau dans l’atmosphère (deux semaines environ). Les changements de phase constituent donc un domaine fondamental de recherche qui influe sur le temps et, à plus long terme, sur les processus climatiques par le biais des effets de l’humidité et des nuages sur l’interaction entre la nébulosité et le rayonnement.

L’oscillation de Madden-Julian (MJO) n’est pas la seule manifestation d’une organisation convective multi-échelles dans les zones tropicales, mais elle représente un mode très particulier de variabilité atmosphérique qui se trouve à cheval sur le temps et le climat (Shapiro et Thorpe, 2004; THORPEX/ICSC, 2005). Elle domine la variabilité tropicale à l’échelle intrasaisonnière, exerce son influence sur l’ensemble du globe par le biais de l’interaction des zones tropicales et extratropicales et intervient directement dans l’interruption des moussons en Asie, en Australie et en Afrique. Il est de plus en plus clair que la MJO influe sur les phénomènes météorologiques à fort impact et sur la variabilité saisonnière à interannuelle du climat. Pourtant, les spécialistes ne connaissent toujours pas bien les processus qui contribuent à sa formation ou à son évolution et sont loin de disposer des méthodes de simulation et de prévision voulues.

Figure 1 — Organisation convective multi-échelles et oscillation de Madden-Julian: une MJO au dessus de l’océan Indien le 2 mai 2002 (à gauche); une semaine plus tard, elle s’est déplacée vers l’est jusqu’à l’Indonésie, engendrant des cyclones tropicaux sur son passage (à droite). La multiplicité d’échelles apparaît nettement dans la MJO. La présence de deux cyclones révèle que certains phénomènes météorologiques à fort impact sont directement liés à l’organisation convective à grande échelle et aux ondes équatoriales.

Observations, représentation paramétrisée et explicite de la convection, modèles théoriques et idéalisés

La convection tropicale s’organise sur un large éventail d’échelles spatio-temporelles, plus précisément sur les quatre suivantes:

• Cumulonimbus (1 à 10 km, heure);
• Amas convectifs de moyenne échelle (100 à 500 km, jour);
• Super-amas d’échelle synoptique (1 000 à 3 000 km, semaine);
• Enveloppe de la MJO (10 000 km, semaines-mois).

Il serait extrêmement utile de savoir comment les processus d’échelle réduite interagissent pour former des systèmes organisés qui s’autorenforcent à plus grande échelle, telles la MJO et les moussons. On sait que l’activité convective d’échelle synoptique ou moyenne est souvent couplée, dans les zones tropicales, à divers modes de variabilité atmosphérique le long des méridiens, qui sont idéalisés sous la forme d’ondes de gravité de Rossby et d’ondes de Kelvin. On s’est interrogé sur les aspects suivants:

• Manière dont l’activité convective est modulée par les modes d’onde et inversement;
• Rétroaction entre la convection et les processus d’échelle synoptique à planétaire;
• Processus thermodynamiques et transport de quantité de mouvement en tant qu’effet de l’augmentation d’échelle de l’organisation convective à moyenne échelle;
• Effets de la propagation de perturbations extratropicales dans les régions équatoriales sur la genèse de la MJO, par exemple les ondes froides en provenance de Sibérie, et ceux de la propagation des ondes de Rossby, des zones extratropicales vers les zones tropicales (Kiladis, 1998).

Observations

Les campagnes sur le terrain permettent d’analyser les structures d’échelle régionale et moyenne ainsi que les processus physiques qui leur sont associés, par exemple les processus couplés dans la couche limite atmosphère-océan. Deux campagnes régionales particulièrement intéressantes pour étudier la genèse de la MJO dans l’ouest de l’océan Indien ont été menées récemment, à savoir:

• L’Expérience VASCO-CIRENE, au cours de laquelle ont été coordonnées les mesures en mer de la campagne CIRENE et les observations du programme VASCO (ballons aéroclippers et ballons pressu-
  risés lancés à partir des Seychelles). Le but était de mesurer l’effet de divers processus physiques (formation de couches chaudes, pompage d’Ekman, refroidissement en profondeur dû au mélange vertical, flux de surface) sur les perturbations de la température de la mer en surface, d’échelle diurne à intrasaisonnière, afin de quantifier les mécanismes en jeu dans la variabilité saisonnière de ce paramètre et la rétroaction de ces variations sur l’atmosphère (http://www.lmd.ens.fr/vascocirene);
• La croisière MIRAI dans l’océan Indien pour l’étude de l’apparition de la convection dans la MJO (MISMO). Cette campagne portait sur les caractéristiques atmosphère-océan de la partie orientale et centrale de l’océan Indien et, plus particulièrement, sur la structure verticale de l’atmosphère, par exemple vapeur d’eau, régimes nuageux, convergence de l’humidité, interaction air-mer, y compris la variabilité diurne et la réponse océanique à l’apparition de la MJO (http://www.jamstec.go.jp/iorgc/mismo/docs/MISMOplanE_6-1.pdf).

Il est question, dans le document CLIVAR Exchanges (2006), des améliorations proposées aux mesures à long terme et de la possibilité d’en tirer parti lors des prochaines campagnes organisées dans l’océan Indien.

Étant donné la grande plage d’échelles spatio-temporelles de la MJO (des systèmes convectifs à la planète entière), les campagnes régionales classiques ne sont plus suffisantes pour décrire ou prédire avec exactitude l’ampleur des épisodes d’oscillation. Il faut faire appel à l’ensemble des systèmes mondiaux d’observation et de prévision pour compléter le genre de campagnes présentées plus haut. C’est cette exigence qui a conduit les participants à l’atelier international THORPEX/PMRC à recommander la création d’un laboratoire virtuel de calcul et d’observation coordonné à l’échelle internationale. Il a été donné suite à cette proposition en élaborant une initiative PMRC/THORPEX intitulée Année de la convection tropicale, dont Waliser et Moncrieff (2007) ont présenté un résumé. Le cadre conceptuel est exposé sur le site http://hydro.jpl.nasa.gov/imp/WCRP.THORPEX.YOTC.pdf.

La représentation paramétrisée et explicite de la convection

L’un des points faibles des systèmes de prévision du temps et du climat est la représentation des processus physiques d’échelle inférieure à la maille, y compris la MJO. À la figure 2, par exemple, la MJO qui composait un système robuste dans la partie analytique disparaît complètement de la partie prévisionnelle au bout de cinq jours environ. On pense très largement que ce problème est dû aux défauts de paramétrisation de la convection, même si cela n’a jamais été prouvé de manière formelle. Les simulations effectuées avec les modèles Aqua-Planet présentent les mêmes imperfections. La figure 3 montre la faible cohérence de l’organisation convective simulée dans des modèles faisant appel à différentes paramétrisations de la convection. Certains systèmes se propagent vers l’est, d’autres vers l’ouest, mais il est probable qu’aucun ne correspond vraiment à une MJO. De plus, le caractère disparate des échelles spatiales indique que les simulations ne choisissent pas bien cet élément.

Figure 2 — MJO dans le système de prévision du CEPMMT, phénomène survenu en février 2006. La MJO qui se propage vers l’est est très nette dans la partie analytique, sous forme de potentiel de vitesse à 200 hPa, mais le signal est perdu après cinq jours environ dans la partie prévisionnelle, à partir du 3 février. (Adrian Tompkins, CEPMMT)

Grâce à la puissance actuelle des ordinateurs, les modèles des systèmes nuageux (CRM, modèles non hydro-
statiques dont la maille est de l’ordre de 1 km, mis au point à l’origine pour les études de processus et l’idéalisation) ont des domaines de calcul de plus en plus larges et couvrent des périodes de plus en plus longues. Avec une dimension de maille de quelques kilomètres, ils peuvent représenter de manière explicite les courants à moyenne échelle mais ne représentent qu’imparfaitement la convection dans les cumulonimbus. En d’autres termes, les modèles CRM ne saisissent pas bien la hiérarchie spatiale dont il a été question plus haut et, notamment, la première des quatre grandes échelles d’organisation. Les conséquences de cette troncature constituent un important sujet de recherche.

Les modèles CRM les plus récents sont à l’échelle du globe (par exemple, Tomita, 2005). La paramétrisation de la convection est remplacée par l’utilisation de CRM dans une technique appelée paramétrisation de la convection des systèmes nuageux ou superparamétrisation, élaborée au départ dans un des modèles Aqua-Planet (Grabowski, 2001) et récemment utilisée dans les modèles complets du climat (par exemple, Khairoutdinov et al., 2005). Il est bon de savoir que, lorsqu’on recourt à la superparamétrisation, les MJO sont en général trop intenses et persistantes, soit le contraire de ce que l’on obtient avec les méthodes classiques. Ce comportement exagéré soulève de nouvelles questions qui, sans doute, seront plus faciles à résoudre que celles posées par la paramétrisation actuelle.

Figure 3 — Organisation à grande échelle de la convection tropicale (précipitation) dans certains modèles du climat analysés au sein du projet de comparaison Aqua-Planet (http://www-pcmdi.llnl.gov/projects/amip/ape/). (Mike Blackburn, University of Reading, et Dave Williamson, NCAR)

Les modèles théoriques et idéalisés

Il serait étonnant que le problème posé par la paramétrisation puisse être résolu en améliorant simplement la résolution des simulations. Les modèles dynamiques idéalisés quantifient des éléments importants tels que la progression d’échelle du transport d’énergie qui est associée à l’organisation convective de moyenne échelle et les mécanismes en jeu dans les systèmes de simulation numérique. C’est le cas du modèle de type mécaniste non linéaire de Moncrieff (2004), dans lequel l’organisation convective de méso-échelle s’entrecroise avec la dynamique des tourbillons de Rossby. Il quantifie les propriétés de super-rotation et de transport à plus grande échelle des systèmes apparentés à la MJO qui ont été produits par la simulation superparamétrisée de Grabowski (2001). Le modèle multi-échelles quasi linéaire de Biello et al. (2006), quant à lui, s’appuie sur la théorie asymptotique des perturbations de Majda et Klein (2003) et représente trois catégories de réchauffement (convection profonde, stratiformis et congestus) (Jonnson et al., 1999). Il révèle que les systèmes assimilés à la MJO peuvent être générés par le réchauffement et par des flux de quantité de mouvement organisés dont l’échelle progresse. La figure 4 présente les signatures caractéristiques des MJO dans ce modèle:

• Tourbillons inclinés vers l’ouest à l’échelle méso-synoptique;
• Tourbillons cycloniques et anticycloniques couplés verticalement et horizontalement;
• Rafales de vent d’ouest dans la basse troposphère.

Une autre méthode idéalisée de quantification de l’organisation convective à grande échelle fait appel à des modèles comportant une troposphère active sur le plan dynamique, une couche limite planétaire passive et des paramétrisations analogiques de la convection profonde, de l’échange de chaleur en surface et du refroidissement radiatif. La résolution verticale est grossière, c’est-à-dire que les première et deuxième vitesses baroclines sont respectivement proportionnelles à sin πz et sin 2πz. Une organisation convective à plusieurs échelles survient en présence du premier mode barocline mais sans la cohérence propre à la MJO (Yano et al., 1995). Des systèmes plus proches de la MJO surviennent lorsque le deuxième mode barocline est introduit (Khouider et Majda, 2006).

Interaction avec d’autres phénomènes

La MJO et le phénomène ENSO

Le phénomène El Niño/Oscillation australe (ENSO) est principalement régi par un couplage atmosphère-océan de grande échelle dans la région du Pacifique. L’organisation convective influe nettement sur ce type de couplage en modifiant le bilan du rayonnement en surface, l’évaporation, la contrainte du vent et, par conséquent, l’interaction lente entre les couches limites de l’océan et de l’atmosphère. Les fortes rafales des vents d’ouest équatoriaux se déplaçant vers l’est qui sont associées à la MJO engendrent des ondes océaniques de Kelvin qui influent sur l’apparition du phénomène El Niño, en réduisant le gradient zonal équatorial de la température de la mer en surface. Trois mécanismes interviennent dans cette interaction:

• Refroidissement du réservoir d’eaux chaudes du Pacifique Ouest, directement provoqué par la hausse de l’évaporation en surface due aux rafales de vent, par les courants descendants à l’échelle convective et moyenne et par les précipitations;
• Expansion vers l’est du réservoir d’eaux chaudes, en raison des courants d’ouest induits dans la couche de mélange océanique;
• Réchauffement des eaux équato-
  riales du Pacifique Est par les ondes de Kelvin qui abaissent la thermocline et limitent la remontée des eaux froides;
• Les études portant sur l’activité anormalement forte de la MJO observée avant le déclenchement d’un épisode El Niño donnent à penser qu’il existe un lien entre les deux phénomènes.

Il faudra intégrer dans la prochaine génération des modèles de prévision ENSO les progrès accomplis dans le domaine de la prévision de la MJO. Étant donné que l’organisation convective de grande échelle est très différente dans les modèles couplés atmosphère-océan et dans les modèles de l’atmosphère seule, on peut supposer que la formulation imparfaite de la manière dont les couches limites de l’océan et de l’atmosphère interagissent est au cœur de la question.

Figure 4 — Vitesse horizontale à certaines hauteurs de la troposphère et isoplèthes de la pression de la perturbation dans un modèle dynamique multi-échelles forcé par des flux verticaux de réchauffement d’échelle synoptique et de quantité de mouvement zonal. (Biello, Majda et Moncrieff (2007))

La MJO et les zones extratropicales

Il est clair que l’influence exercée par l’organisation convective multi-échelles n’est pas locale. La variabilité intrasaisonnière à interannuelle de la convection tropicale a une incidence marquée sur la dispersion des ondes de Rossby d’échelle synoptique dans les zones extratropicales et sur les anomalies de la circulation d’échelle planétaire, telles la configuration Pacifique nord-américaine, l’oscillation arctique et l’oscillation nord-atlantique. Plusieurs études, dont celle de Ferranti et al. (1990), laissent supposer qu’une bonne représentation de la convection tropicale dans les modèles météorologiques et climatiques améliorerait l’exactitude des prévisions à échéance de deux semaines et plus établies pour les latitudes moyennes. Les modèles CRM globaux et la superparamétrisation peuvent contribuer à l’un des grands objectifs du programme THORPEX/PMRC, à savoir l’étude de l’action réciproque des zones tropicales et des latitudes plus élevées, comme on le voit dans la figure 5.

Il est essentiel de prendre en considération la formation et le maintien d’ondes planétaires par la convection organisée, en tant qu’interaction entre la circulation tropicale et extratropicale, pour affiner les prévisions à échéance de deux semaines. Par exemple, les cyclones tropicaux ont un impact dans les zones extratropicales en migrant directement vers le pôle le long des trajectoires des tempêtes aux latitudes moyennes et/ou par la dispersion des ondes de Rossby vers le pôle. Kiladis (1998) a montré que les ondes de Rossby qui proviennent de latitudes plus élevées peuvent déclencher une convection tropicale. On ne saurait trop insister sur l’importance que revêt l’amélioration de la représentation de la convection, de son organisation et de son interaction avec les circulations d’échelle régionale et mondiale pour affiner les systèmes de prévision du temps et du climat.

Atelier THORPEX/PMRC

Le programme THORPEX et le PMRC ont convoqué un atelier interna-
tional sur l’organisation et l’évolution de la convection tropicale et sur l’oscillation de Madden-Julian, qui a eu lieu au Centre international de physique théorique de Trieste, Italie, du 13 au 17 mars 2006. L’atelier visait à faire le point sur les connaissances actuelles et sur la capacité de prévoir une convection organisée à plusieurs échelles dans les zones tropicales, ainsi qu’à préciser les recherches conjointes qui doivent être menées en priorité dans ce domaine. Il a réuni des experts de la convection tropicale et de l’action réciproque des tropiques et des latitudes supérieures. Ils devaient formuler des recommandations et mettre en évidence les possibilités de lever les principaux obstacles à l’affinement de la compréhension et de la prévision de la convection tropicale et de son organisation à grande échelle, ainsi que de l’action réciproque avec les régions extratro-
picales, qui pourraient découler:

• Des analyses et observations récentes et futures;
• De l’augmentation de la capacité de calcul permettant l’emploi des modèles CRM;
• Des programmes actuels et à venir de télédétection spatiale et d’observation in situ des nuages et des précipitations.

On peut consulter le programme de l’atelier et les communications présentées sur le site http://cdsagenda5.ictp.trieste.it/full_display.php?ida=a04205.

Les participants ont passé en revue les connaissances actuelles sur la convection tropicale organisée en s’attachant particulièrement à la MJO. Ils ont précisé les questions à approfondir dans le cadre de travaux conjoints THORPEX/PMRC pour mieux comprendre, simuler et prévoir ces phénomènes, ainsi que les recherches et applications socio-économiques pertinentes. Un aspect important concernait l’action réciproque des tropiques et des latitudes supérieures, plus précisément la façon dont les ondes synoptiques et planétaires extratropicales sont modulées par la convection tropicale organisée, et inversement. Il a été question de l’analyse, de la genèse et de l’évolution de la convection tropicale organisée, par exemple:

• Incidence sur les systèmes météorologiques à fort impact dans les tropiques et leur prévision;
• Interaction avec les systèmes météorologiques extratropicaux, telles la formation, la propagation et la dispersion des ondes de Rossby;
• Affinement des systèmes de prévision du temps et du climat.

Un autre point essentiel concernait le rôle joué par l’augmentation d’échelle du transport d’énergie dans les conditions météorologiques et climatiques (figure 6).

Figure 5 — Schéma des liens entre la MJO, la téléconnexion des ondes planétaires et les conditions météorologiques à fort impact aux hautes latitudes (J. Lin, NOAA/CERES)

Les objectifs stratégiques

Les groupes de travail constitués lors de l’atelier ont estimé que les deux conditions suivantes devaient être remplies pour faire progresser l’observation, la modélisation et la prévision de la MJO, avec les implications socio-économiques qui s’y rattachent, et mettre sur pied des projets de démonstration en matière de prévision:

• Créer un laboratoire virtuel de calcul et d’observation coordonné à l’échelle internationale, qui facilite:

• L’accès à des bases de données mondiales d’observation, de recherche et d’exploitation en météorologie et en climatologie qui correspondent à la plus haute résolution possible, compte tenu des limites de calcul à court terme;
• La mise au point de progiciels d’analyse et de méthodes d’affichage qui procurent l’infrastructure nécessaire pour exploiter pleinement les observations, les prévisions opérationnelles et les simulations à haute résolution de la convection tropicale et de ses interactions avec le temps et le climat dans les zones extratropicales, et qui permettent d’étudier et d’évaluer les conséquences socio-économiques;

• Établir une stratégie pour une activité ou un programme concerté d’observation, de modélisation et de prévision qui s’intéresse particulièrement à la convection tropicale organisée et à son incidence sur la capacité de prévision dans le Pacifique Ouest et l’océan Indien et qui tire parti des progrès récents et prochains en matière de modélisation, d’observation, de calcul et autres.

Les recommandations visant la recherche conjointe

Les participants ont jugé que les activités suivantes pourraient être menées dans le cadre du programme THORPEX/PMRC:

• Établir des paramètres de mesure/descriptions des caractéristiques quotidiennes, intrasaisonnières, saisonnières et interannuelles de la MJO et de la convection organisée qui englobent les connaissances actuelles, permettent de valider les modèles ou les prévisions et orientent les recherches futures;
• Promouvoir la collaboration en ce qui a trait aux expériences d’utilisation de la prévision numérique du temps afin d’étudier la progression des erreurs dans les simulations de la convection organisée et de la MJO, ainsi que l’interaction entre les systèmes météorolo-
  giques et climatiques tropicaux et extratropicaux;
• Promouvoir la collaboration internationale dans le cadre d’études sur les modèles CRM à haute résolution cherchant à analyser les effets de la progression d’échelle de la convection organisée, dans le but d’optimiser le recours aux ressources informatiques et de contribuer à la mise au point d’outils d’analyse des données;
• Intégrer les études de processus de la convection organisée fondées sur la télédétection par satellite et au sol (y compris par radar Doppler tridimensionnel) avec les mesures in situ, de manière à améliorer et à valider les modèles à haute résolution;
• Promouvoir la collaboration portant sur des expériences de démonstration en matière de prévision dans lesquelles des systèmes fondés sur les statistiques (par exemple Newman et al., 2003) sont couplés à des systèmes dynamiques, afin de mesurer les avantages que l’amélioration des simulations de la MJO ou de la convection organisée pourrait apporter à la prévision déterministe et d’ensemble jusqu’à quatre semaines;
• Étudier la possibilité de conduire des campagnes sur le terrain visant la convection organisée (au-dessus de l’océan Indien, par exemple) dans le cadre d’études de modélisation à haute définition et définir les stratégies à mettre en œuvre;
• Rappeler la nécessité de poursuivre et d’intensifier les missions satellitaires en cours et à venir qui mesurent les systèmes de précipitations et de nuages tropicaux, dans le souci de procurer à long terme les moyens de procéder à des études de processus, à l’assimilation des données et à la prévision;
• Définir le principe de continuité de la prévision relativement à la MJO;
• Promouvoir l’application des toutes dernières connaissances et capacités de prévision de la convection organisée à l’amélioration des modèles du climat et de la prévision numérique du temps en exploitation, grâce aux liens établis avec les groupes principaux de l’Expérience GEWEX (cycles de l’énergie et de l’eau), du programme CLIVAR (variabilité et prévisibilité du climat) et du programme THORPEX, ainsi qu’avec les centres de prévision opérationnels;
• Définir une stratégie destinée à démontrer et évaluer les avantages et les applications socio-économiques d’une meilleure compréhension et prévision des phénomènes climatiques et météorologiques tropicaux multi-échelles, à des échéances allant de quelques jours à plusieurs saisons.

Figure 6 — Caractère continu de la convection tropicale et interaction d’échelles dans les phénomènes météorologiques et climatiques. Interaction des échelles spatiales et temporelles de la convection tropicale, liant le programme THORPEX et le PMRC.

Les événements survenus depuis l’atelier

La période qui a suivi l’atelier THORPEX/PMRC a été particulièrement active:

• Le deuxième Colloque scientifique international sur le programme THORPEX s’est déroulé à Landshut, Allemagne, du 4 au 8 décembre 2006. Les 200 participants, provenant de 32 pays des cinq continents, ont estimé que la convection tropicale organisée pourrait constituer un champ de collaboration et un objectif intégrant les quatre volets du Plan scientifique international du programme THORPEX (prévisibilité et processus dynamiques, systèmes d’observation, stratégies d’assimilation des données et d’observation, évaluation des incidences sur la société et l’économie);
• Un atelier sur les phénomènes qui se situent à l’intersection du temps et du climat a été accueilli, aux États-Unis d’Amérique, par l’Institute for Integrative and Multidisciplinary Earth Studies du National Center for Atmospheric Research (NCAR). Il a réuni des chercheurs américains (milieu universitaire, Ministère de la défense, Administration pour l’aéronautique et l’espace, NCAR) et canadiens (Ministère de l’environnement) qui devaient fixer des objectifs relatifs à la convection tropicale dans le cadre du programme THORPEX. Le rapport de l’atelier se trouve sur le site http://www.tiimes.ucar.edu/events/documents/wc-WhitePaper-draft.pdf;
• À l’Université de Reading, Royaume-Uni, le consortium Cascade s’emploie à modéliser les systèmes nuageux de l’atmosphère tropicale. Parrainé par le National Environment Research Council, il mène ses travaux en collaboration avec plusieurs universités et institutions, notamment le Service météorologique du Royaume-Uni;
• Le Center for Multi-Scale Modeling of Atmospheric Processes de l’Université du Colorado à Fort Collins, Colorado, est un centre scientifique et technique coparrainé par la National Science Foundation. Son but est d’affiner la représentation des processus nuageux dans les modèles du climat en établissant un cadre de modélisation multi-
  échelles, où les systèmes convectifs sont représentés de manière explicite au moyen de la superparamétrisation des modèles CRM. La MJO fait partie des grands thèmes de recherche du centre;
• Aux États-Unis d’Amérique, le Groupe de travail sur la MJO intrasaisonnière relevant du programme CLIVAR élabore des mesures de la performance pour les modèles du climat et de la prévision à échéance prolongée/saisonnière et met au point et coordonne des expériences et analyses sur des modèles multiples et des modèles CRM dans le but de mesurer et d’améliorer la capacité de prévision de la MJO. Il aide aussi à coordonner les activités et les ateliers portant sur la MJO entre les différents sous-
  programmes du PMRPT et du PMRC (GEWEX, CLIVAR, THORPEX). On trouvera de plus amples détails sur le site http://www.usclivar.org/Organization/MJO_WG.html.

Les documents de fond en préparation

Le programme THORPEX et le PMRC ont commandé deux documents de fond sur les aspects généraux de la recherche conjointe axée sur le temps, le climat et leur intersection avec le système terrestre. Le premier, appelé Livre blanc 1 THORPEX/PMRC, s’adresse aux spécialistes de la météorologie, du climat et des questions socio-économiques, ainsi qu’à leurs organismes de soutien. Il renfermera des propositions de collaboration entre le programme THORPEX et le PMRC sur des aspects hautement prioritaires de la recherche visant la prévision numérique et la modélisation, l’assimilation des données, les observations hebdomadaires à saisonnières, les évaluations socio-économiques et leurs applications.

L’objet du deuxième document sera de montrer aux décideurs, aux académies nationales des sciences et aux utilisateurs de l’information météorologique, climatologique et environnementale l’urgente nécessité d’établir à l’échelle internationale un programme de recherche multidisciplinaire propre à accélérer les progrès en matière de prévision des phénomènes météorologiques et climatiques à fort impact, à mieux comprendre les interactions complexes en jeu dans le système terrestre biologique-chimique et à faciliter ainsi le processus décisionnel.

Conclusions

Cet article a exposé les défis que comporte l’approfondissement de nos connaissances touchant la convection tropicale, l’organisation de la convection à plusieurs échelles et les mécanismes d’interaction avec les zones extratropicales, dans le cadre d’une initiative de recherche conjointe THORPEX/PMRC. Il est primordial de résoudre ces difficultés si l’on veut améliorer la qualité des prévisions numériques à moyenne échéance, à échéance intrasaisonnière et au-delà. Les activités décrites montrent que l’on progresse vers ce grand objectif.

Remerciements

Les auteurs tiennent à remercier Gilbert Brunet, Duane Waliser et Huw Davies de leurs précieuses observations.

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1    National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado, États-Unis d’Amérique

2   NOAA/Office of Weather and Air Quality, Boulder, Colorado, États-Unis d’Amérique

3   University of Reading, Reading, Royaume-Uni

4   Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme, Reading, Royaume-Uni