Prévisions météorologiques numériques

[invited9b9018b]

Bonjour, (bonsoir)

Je me demande depuis peu s'il est réaliste de concevoir un modèle numérique capable d'effectuer des prévisions météorologiques à haute résolution et petite échelle (afin de prévoir des phénomènes très locaux en tenant compte du relief par exemple) pouvait donner des résultats à court terme relativement corrects (1 jour?) avec peu de moyens de calculs. L'idée étant de mettre en place une simulation éventuellement grossière mais qui mène à une meilleure compréhension personnelle des phénomènes mis en jeu et des techniques de résolution numérique.

Pour l'instant, ce qui m'intéresse est de considérer l'évolution de certaines perturbations à l'aide des équations de navier stokes dans une petite zone de l'espace (atmosphère d'air sec pour commencer)
L'idée de base, d'un point de vue numérique, était selon moi de réaliser un maillage de cet espace, afin de résoudre ces équations par différences finies.
Ce qui me mène déjà à une difficulté: admettons que la taille d'une maille soit de 100 m (ce qui semble déjà fin au vu de la plupart des modèles comme ceux utilisés par météo france), cependant il me semble que 100 m est bien trop gros par exemple si l'on souhaite tenir compte des effets de viscosité. Il me semble donc qu'on ne peut pas simplement scinder l'espace en si gros éléments de volumes, puisque certains phénomènes ont lieu "à plus petite échelle" (je ne sais pas si je suis très clair).
J'ai aussi de nombreuses interrogations (notamment sur les conditions aux limites quand on étudie une fraction minime de l'espace, et aussi l'opportunité de considérer les phénomènes de haute altitude (jusqu'à quelle altitude ?)) qui me viennent à l'esprit assez vite (d'autant plus que tout ce qui touche à l'humidité, processus de formation des nuages etc. reste très flou pour moi.)

Bref, je me demandais s'il existait des ressources telles que des ouvrages traitant de ceci, qui me permettraient de mieux maitriser quelques éléments de ce sujet avant d'aborder des problèmes plus techniques (cela me parait très intéressant bien que très nouveau; ma curiosité me perd un peu parfois).

Merci d'avance pour votre aide.

A+
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[obi76]

Bonjour à toi,

Je me demande depuis peu s'il est réaliste de concevoir un modèle numérique capable d'effectuer des prévisions météorologiques à haute résolution et petite échelle (afin de prévoir des phénomènes très locaux en tenant compte du relief par exemple) pouvait donner des résultats à court terme relativement corrects (1 jour?) avec peu de moyens de calculs. L'idée étant de mettre en place une simulation éventuellement grossière mais qui mène à une meilleure compréhension personnelle des phénomènes mis en jeu et des techniques de résolution numérique.

Pas besoin d'aller plus loin. Vu l'extrême sensibilité des phénomènes aux conditions limites (et le fait qu'une une journée, avec un vent de 10 km/h, ben il faudra déjà que tu simule plusieurs km²), ça me parait juste impossible.

Après ce qui peut être fait (mais c'est plus compliqué), c'est une simulation grossière à grande échelle et une plus fine à petite échelle. Mais sincèrement, ça va être fastidieux...

Et pour répondre à ta question, va jeter un oeil ici ou ce genre de problématique a été abordée : http://forums.futura-sciences.com/ph...e-modifie.html

En gros : les phénomènes plus petits que ta maille ne pourront être simulés, il faudra les modéliser (la viscosité comme tu disais par exemple).

[invited9b9018b]

Merci pour votre réponse très rapide,

En fait ce n'est pas grave si le modèle ne permet qu'une prévision à 8h ou moins, j'aimerais surtout bien cerner les enjeux et trouver des méthodes numériques réalistes pour les résoudre (même de façon simpliste).
Pas grave non plus si tout cela reste théorique


A+

[obi76]

Hé bien ce que tu demande peut être résolu avec de la LES (grosses mailles, et tu modélises ce qui est plus petit que ta maille). C'est justement tout l'art de la météorologie que d'avoir des modèles de sous-maille valables et qui prend compte de la nature du terrain etc...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited9b9018b]

Hé bien ce que tu demande peut être résolu avec de la LES (grosses mailles, et tu modélises ce qui est plus petit que ta maille). C'est justement tout l'art de la météorologie que d'avoir des modèles de sous-maille valables et qui prend compte de la nature du terrain etc...

Que signifie "LES" ? "LES mesh" dans google m'ammène à un forum qui évoque "fluent", un logiciel de calculs de mécanique des fluides j'imagine, mais ça ne m'a guère avancé.
Auriez vous des lectures à me recommander à ce sujet ?

[mAx6010]

LES = Large Eddy Simulation
Grossierement parlant, en CFD a part en regime laminaire tu utilises des modeles mathematiques pour ne pas calculer directement des phenomenes.
Comme l'a mentionne obi76, en LES tu utilises des modeles de sous-maille pour "modeliser" les tourbillons dont l'ordre de grandeur est inferieur à celui de tes mailles: ils ne sont donc pas calculer directement car ta discretisation spatiale ne le permet pas.
Pour des modeles basiques type RANS tu utilises des modeles de turbulence pour toutes les echelles (equations de NS moyennees)
Pout tout calculer, on parle d'attaque directe des equations de NS (DNS), et la il faut que ton maillage soit extrement fin pour capturer tous les phenomenes. (si en 2d ça pourrait etre possible, en 3d ça doit se compliquer mechamment car le hardware doit pouvoir suivre, et je suppose qu on fait tourner ce genre de calcul seulement sur des supercalculateurs) --> ça serait interessant d'avoir un comparatif du nombre de mailles necessaires pour calculer un cas avec du RANS, LES ou DNS