La pratique consistant à prévoir l'état de l'atmosphère en résolvant numériquement les équations fluidodynamiques et thermodynamiques gouvernant l'atmosphère sur une grille discrétisée, à partir d'états initiaux, de conditions aux limites, de paramétrisations physiques et de champs de forçage.

Principe

Discrétiser les équations continues du mouvement atmosphérique et de la thermodynamique (y compris les lois de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie), représenter les processus sous-maille par des paramétrisations, et intégrer dans le temps à partir d'un état initial contraint par les observations, souvent en combinaison avec l'assimilation de données.

Démonstration

Un système régional de prévision numérique du temps calcule l'évolution de la température, du vent, de l'humidité et des précipitations sur un domaine de prévision en intégrant des discrétisations aux différences finies ou volumes finis des équations atmosphériques, produisant des prévisions déterministes et des ensembles à des horizons horaires à pluri‑journaliers.

Mauvaise application

Omettre des paramétrisations appropriées (par exemple un schéma de convection pour la convection profonde) ou initialiser avec des observations biaisées non corrigées peut produire des prévisions systématiquement erronées ; fonctionner à une résolution trop grossière pour les phénomènes mésoéchelle peut faire manquer des éléments critiques.

Conséquence

Une PNT correctement réalisée fournit des prévisions physiquement cohérentes des champs atmosphériques qui soutiennent l'aviation, la gestion des urgences, la programmation des énergies renouvelables et les services météorologiques publics, avec une compétence qui décroît généralement avec l'horizon de prévision et dépend de la fidélité du modèle.

Inversion

À opposer à la persistance ou aux prévisions basées sur la climatologie : au lieu d'intégrer les équations dynamiques vers l'avenir, la persistance suppose que les états futurs sont identiques aux observations récentes et la climatologie remplace par des moyennes à long terme, contournant l'intégration physique.

Limite

S'applique spécifiquement à la prévision atmosphérique dynamique utilisant l'intégration numérique ; exclut les méthodes de prévision purement statistiques, le nowcasting empirique sans noyau dynamique et les modèles océanique ou terrestre isolés sauf s'ils sont couplés à un noyau atmosphérique dynamique.

Tension sémantique

Une tension existe entre la PNT et les prévisions statistiques/apprentissage automatique : la PNT privilégie la cohérence physique et la capacité de généralisation via des équations, tandis que les approches statistiques peuvent être plus efficaces localement mais manquer d'interprétabilité physique et de capacité d'extrapolation.

Synthèse

La prévision numérique du temps est un cadre de prévision dynamique fondé sur des équations qui transforme un état atmosphérique initial contraint par les observations en prévisions temporelles physiquement cohérentes en intégrant numériquement les lois gouvernantes avec des processus sous-maille paramétrés.