Mieux comprendre les phénomènes atmosphériques

Brouillard

Aujourd'hui des prévisions de brouillard sont élaborées à fine échelle pour les zones où elles représentent un enjeu majeur, comme les aéroports. Les chercheurs de Météo-France mènent des études pour mieux connaître ce phénomène et améliorer sa prévision sur l'ensemble du territoire.
 

Le brouillard en quelques mots

Rive de la Meuse sous le brouillard
Le brouillard est la suspension dans l'atmosphère de très petites gouttelettes d'eau réduisant la visibilité au sol à moins d'un kilomètre. Il se forme dans des conditions atmosphériques particulières : un taux d'humidité assez élevé, une turbulence ni trop forte ni trop faible, un nombre de noyaux de condensations (qui servent à créer les gouttelettes d'eau) suffisant, etc. Une faible variation de l'un ou l'autre de ces paramètres suffit à empêcher son apparition.
 

Du modèle d'étude à la prévision sur les aéroports

Pour prévoir les conditions de faible visibilité sur les aéroports, les prévisionnistes utilisent un modèle spécifique, baptisé COBEL (pour "Code de brouillard à l'échelle locale"). Il a été développé dans les années 1990 par le centre de recherches de Météo-France et le laboratoire d'Aérologie du CNRS. C'est un modèle à une dimension (verticale) : il calcule en un unique point géographique l'évolution des paramètres atmosphériques sur de nombreux niveaux verticaux, les 20 premiers représentant les 200 premiers mètres de l'atmosphère. Conçu au départ pour des activités de recherche, il a très vite intéressé l'aéronautique, car le brouillard compromet la sécurité et la régularité du trafic. Ainsi, les aéroports de Roissy, d'Orly ou de Saint-Exupéry à Lyon, mais également ceux de San Francisco et de New-York, sont aujourd'hui équipés de systèmes de mesure installés près des pistes, qui transmettent leurs données à COBEL. Le modèle estime alors l'évolution des conditions atmosphériques (température, humidité, turbulence, ...) et ainsi les conditions de visibilité qui règnent sur l'aéroport.
 

© Météo-France/Pascal Taburet
Capteurs à Roissy, printemps 2008 : SODAR, mesure des profils de vent
© Météo-France / Pascal Taburet
 

Vers une prévision plus fine sur l'ensemble du territoire

 COBEL calcule l'évolution des paramètres atmosphériques sur la verticale seulement  : il est adapté à la prévision du brouillard sur une zone géographique limitée. Pour progresser dans la prévision du brouillard sur l'ensemble du territoire, les chercheurs travaillent à améliorer sa représentation dans le modèle de prévision à maille fine Arome (résolution : 2,5 km), qui couvre la France métropolitaine.

Les chercheurs étudient pour cela le brouillard, sa structure et son développement à très fine échelle par la simulation numérique et sur le terrain, afin de déterminer quelles sont les approximations les plus pertinentes à adopter pour le représenter dans Arome.
Ils effectuent ainsi des simulations à des échelles de l'ordre du mètre avec le modèle Meso-NH. Meso-NH est un modèle atmosphérique de recherche développé à la fin des années 1990 par le centre de recherches de Météo-France et le Laboratoire d'Aérologie. Il permet de simuler de manière réaliste une vaste gamme de phénomènes atmosphériques, depuis les grands mouvements de la circulation atmosphérique (taille : 100-1000 km) jusqu'aux tourbillons (taille : quelques mètres).

Au cours des hivers 2005-2006, 2010-2011, 2011-2012 et 2012-2013, quatre campagnes de mesures ont par ailleurs été menées sur le site du SIRTA (Site instrumental de recherche par télédétection atmosphérique), au sud de Paris. Plusieurs centaines d'épisodes de brouillard ou de brume ont ainsi été étudiés. Au centre du dispositif d'observation, deux mâts de 30 mètres distants d'un kilomètre et équipés de divers instruments mesurant, entre autres paramètres, la température, l'humidité, la turbulence et la visibilité. Des systèmes de télédétection complétaient l'ensemble et fournissaient des informations sur l'évolution de la température et du vent sur la verticale. Lors de la dernière campagne, les chercheurs se sont en particulier intéressés aux processus microphysiques : ils ont notamment suivi la croissance des aérosols (très fines particules liquides ou solides en suspension, sur lesquels l'eau peut se condenser pour former le brouillard).