Qu’est-ce que la météorologie ?

La météorologie tend à se concentrer sur la couche la plus basse de l’atmosphère terrestre, connue sous le nom de troposphère, où se produisent la plupart des phénomènes météorologiques. Ses applications concernent divers secteurs, notamment l’énergie et les services publics, le pétrole et le gaz, l’agriculture, l’aviation et la construction.

Les scientifiques du domaine de la météorologie sont appelés météorologues. Au-delà de l’observation et des prévisions météorologiques, les météorologues examinent également les tendances climatiques à long terme et leur impact sur les populations humaines. Toutefois, la majeure partie des recherches liées au climat se fait dans le domaine de la climatologie.

Les premières civilisations ont tenté d’observer, de prévoir et même d’influencer le temps. Cependant, le philosophe grec Aristote est souvent considéré comme le fondateur de la météorologie. Le mot météorologie vient du mot grec « meteoron », qui signifie « tout phénomène dans le ciel ». Aristote a écrit le premier grand traité sur l’atmosphère, Meteorologica, vers 350 avant J.-C., et il est resté une autorité en la matière pendant près de 2 000 ans.

Au cours du XVII^e siècle, la météorologie a connu une révolution scientifique quand le philosophe, scientifique et mathématicien français René Descartes a appliqué sa méthode scientifique au sujet. Bien qu’elles soient plutôt déductives en raison du manque d’instruments météorologiques précis, les théories de Descartes ont renforcé la météorologie en tant que branche légitime de la physique.

Les inventions du baromètre et du thermomètre, qui ont eu lieu au XVIII^e siècle, ont marqué un changement majeur dans la météorologie. Ces appareils ont permis aux scientifiques de mesurer deux variables atmosphériques importantes : la pression atmosphérique et la température. Durant cette période, les scientifiques ont également développé des modèles mathématiques pour établir des prévisions météorologiques plus précises.

Au XIX^e siècle, des innovations telles que le télégraphe ont permis aux météorologues de partager des informations en utilisant le code Morse, ce qui a conduit au développement des premières cartes météorologiques modernes. Ces cartes ont fourni une vue à grande échelle des conditions météorologiques mondiales et ont permis des prévisions météorologiques plus précises.

Au XX^e siècle, les progrès de la physique atmosphérique ont conduit à la base des prévisions météorologiques numériques modernes. Des météorologues norvégiens ont découvert le concept de masses aériennes et de fronts, qui sont les éléments constitutifs des prévisions météorologiques d’aujourd’hui.

Pendant les Guerres mondiales, les scientifiques ont perfectionné la météorologie, car les opérations militaires dépendaient de plus en plus de la compréhension et de la prévision des conditions météorologiques. Même le radar, qui a été inventé à l’origine pour suivre la direction et la vitesse des avions et des navires, a été réutilisé pour suivre la direction et la vitesse des phénomènes météorologiques.

Dans les années 1950 et 1960, les satellites et les modèles informatiques pouvaient observer la pression atmosphérique à l’échelle mondiale et effectuer des simulations basées sur des données, ce qui a permis d’améliorer la précision des prévisions météorologiques. La météorologie moderne utilise des versions avancées de ces technologies pour observer et prévoir la météo en temps quasi réel.

Chaque jour, des décisions sont prises en fonction de la météo. Alors que la fréquence et la gravité des phénomènes météorologiques extrêmes augmentent, il est important que les particuliers et les entreprises disposent des ressources nécessaires pour les prévoir, les planifier et y réagir.

Les entreprises s’appuient sur les prévisions météorologiques pour la gestion des risques. L’industrie aéronautique, par exemple, utilise des données météorologiques telles que la vitesse du vent et les précipitations pour planifier et suivre les vols. Les organisations qui possèdent des flottes de véhicules tiennent compte des informations météorologiques pour s’assurer de ne pas envoyer leur flotte en cas d’intempéries graves. De leur côté, les entreprises de services publics s’appuient sur des outils d’intelligence géographique dédiés aux prévisions météorologiques (tels que le LiDAR ou « télédétection par laser ») pour gérer les réseaux électriques, prévoir les charges électriques et prévenir les feux de forêt potentiels.

Les météorologues peuvent aider à prévoir les événements météorologiques extrêmes et à en atténuer les effets indésirables. Cette capacité vient à un moment où les dommages causés par les catastrophes naturelles dans le monde ont entraîné 380 milliards de dollars de pertes économiques en 2023.¹

Grâce aux modèles climatiques mondiaux, les météorologues peuvent également suivre les tendances climatiques en cours, comme la température de la Terre. Selon le Task Force on Climate-related Financial Disclosures (TCFD), l’évolution des conditions climatiques peut avoir un impact sur divers aspects de l’environnement, des entreprises et de la société. Alors que les nations du monde entier travaillent ensemble pour lutter contre le changement climatique et atteindre le zéro émission nette, il est essentiel de comprendre ces risques climatiques et de renforcer la résilience climatique.

Les météorologues sont des scientifiques de l’atmosphère qui peuvent être classés comme des météorologues de recherche ou des météorologues opérationnels (également appelés météorologues prévisionnistes).

Les météorologues étudient des phénomènes tels que la pollution de l’air, la convection et le climat afin de mieux comprendre comment les conditions atmosphériques affectent la surface de la Terre. Les météorologues opérationnels combinent ces recherches avec des modèles mathématiques et des principes de physique, tels que la thermodynamique, pour évaluer l’état actuel et futur de l’atmosphère.

Les météorologues appartiennent à des organisations telles que l’American Meteorological Society (AMS), l’Organisation météorologique mondiale (OMM) et le National Weather Service (NWS). Ces collectifs travaillent à faire progresser la recherche dans les différentes branches de la météorologie, notamment atmosphérique, océanique, hydrologique et géophysique.

Une grande partie de la météorologie traite des phénomènes atmosphériques ou de tout événement observable qui se produit dans l’atmosphère. Ces phénomènes peuvent aller d’un cas localisé de brouillard à un vent qui balaie la planète. Étant donné la grande diversité des événements qui peuvent se produire, quatre échelles météorologiques sont utilisées pour parler des phénomènes météorologiques et atmosphériques : la micro-échelle, la méso-échelle, l’échelle synoptique et l’échelle mondiale.

La taille des phénomènes de micro-échelle va de quelques mètres à quelques kilomètres. Leur échelle de temps est courte, généralement inférieure à une journée. Ces phénomènes affectent de petites zones géographiques et ont un impact sur les températures et les terrains de ces régions. Parmi les exemples de météorologie de micro-échelle, citons le transfert de chaleur entre le sol et la végétation, le mouvement des polluants atmosphériques et la qualité de l’air.

Les phénomènes de méso-échelle vont de quelques kilomètres à près de 1 000 kilomètres et peuvent durer de moins d’un jour à plusieurs semaines. Ils sont constitués de deux phénomènes : les complexes convectifs de méso-échelle (« mesoscale convective complexes » ou MCC) et les systèmes convectifs de méso-échelle (« mesoscale convective systems » ou MCS). La vapeur d’eau se transforme en précipitation et se manifeste comme un système de nuages unique qui produit de fortes pluies, classé comme complexe convectif de méso-échelle, ou un cluster d’orages plus petit, classé comme système convectif de méso-échelle.

Les phénomènes d’échelle synoptique couvrent une zone de plusieurs centaines, voire milliers de kilomètres et peuvent persister jusqu’à 28 jours. Ils sont composés de systèmes à haute et à basse pression. Dans un système à basse pression, le vent et l’humidité sont aspirés dans le système à haute pression, ce qui accélère la convection et produit des conditions météorologiques plus extrêmes. Les systèmes à haute pression ont un mouvement vertical vers le bas et produisent généralement des conditions météorologiques plus sèches et moins défavorables.

Les phénomènes à l’échelle mondiale font référence au flux de vent, de chaleur et d’humidité depuis les tropiques vers les pôles. La circulation atmosphérique globale (« global atmospheric circulation » ou GAC) est le modèle à grande échelle qui distribue la chaleur à la surface de la Terre. Chaque hémisphère contient trois types de courants de convection, ou cellules : les cellules de Hadley, les cellules de Ferrell et les cellules polaires. Les météorologues se concentrent souvent sur les cellules de Hadley, car elles ont le plus d’impact sur la circulation atmosphérique globale et peuvent dicter le flux des alizés utilisés par les navires.

Les météorologues s’appuient sur plusieurs outils pour évaluer et prévoir les systèmes météorologiques. Voici quelques outils météorologiques courants :

Les outils météorologiques peuvent être combinés avec des technologies telles que le machine learning (ML), l’intelligence artificielle (IA) et le big data pour fournir des prévisions plus précises et d’autres informations précieuses. Dans certains cas, ces solutions peuvent améliorer radicalement les opérations métier. En voici quelques exemples :

Les réflecteurs paraboliques radar peuvent être fixées à des montgolfières, à des avions, à des bateaux et plus encore. Ils utilisent des capteurs pour transmettre des ondes radio, qui collectent des informations telles que la dimension, la vitesse et la direction des nuages. Le radar à double polarisation déploie des impulsions d’ondes horizontales et verticales, ce qui permet d’améliorer les prévisions météorologiques. Ces informations peuvent s’avérer précieuses pour analyser les risques climatiques afin d’améliorer les mesures de sécurité dans l’industrie du transport aérien, par exemple.

Les satellites jouent un rôle crucial dans l’observation des changements atmosphériques et la prévision des phénomènes météorologiques à l’échelle mondiale. La National Aeronautics and Space Administration (NASA) et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) sont deux organisations qui exploitent des satellites environnementaux opérationnels géostationnaires. Ces satellites collectent des données géospatiales précieuses qui peuvent être visualisées à l’aide de systèmes d’information géographique. Au-delà des conditions météorologiques, ces satellites offrent également des capacités de télédétection pour aider les agriculteurs à gérer les cultures et à améliorer l’utilisation de l’eau.

Aujourd’hui, la modélisation informatique est l’un des moyens les plus fiables et les plus précis dont disposent les météorologues pour prévoir les phénomènes météorologiques. Les modèles informatiques sont constitués de divers codes et algorithmes qui traitent de grandes quantités de données météorologiques et les convertissent en projections connues sous le nom de modèles météorologiques. Ces modèles changent en fonction de certaines entrées, ce qui permet aux météorologues d’ajuster leurs prévisions selon les besoins. Les responsables de la santé publique peuvent également utiliser des techniques similaires pour la prévision et la surveillance des maladies.