Pourquoi le brouillard se forme-t-il plus lentement sur l'aéroport de Roissy ?

5 K lectures 27 mai 2014, 09:23

Grâce à une méthode de simulation innovante, des chercheurs de Météo‐France, en collaboration avec le CNRS, viennent de découvrir que la présence des terminaux de l'aéroport Paris‐Charles‐de‐Gaulle retardait d'environ une heure trente la formation du brouillard sur la zone aéroportuaire. Cette avancée, à la fois technique et scientifique, ouvre la voie à d'autres simulations numériques des écoulements atmosphériques à l'échelle du mètre ce qui permettra à terme d'améliorer la prise en compte des phénomènes de très petite échelle dans les modèles de prévision du temps.

Le brouillard se forme par condensation d'une partie de la vapeur d'eau (alors sous forme gazeuse) contenue dans l'air sous forme de très petites gouttelettes. Réduisant la visibilité, le brouillard a un impact important sur la sécurité des personnes et sur l'économie, notamment dans le domaine des transports. Sur les aéroports, il affecte par exemple les horaires d'atterrissage et de décollage des avions.

Le brouillard reste imparfaitement anticipé car les phénomènes mis en jeu, de très petite échelle, sont encore mal prévus par les modèles de prévision du temps. C'est pourquoi, l'amélioration des prévisions de localisation et du cycle de vie du brouillard est au coeur des recherches menées par Météo‐France. Pour la première fois, une équipe de chercheurs de l'établissement associant le CNRS a réussi à simuler la formation du brouillard en présence de bâtiments à très fine échelle (1,5 mètre de résolution horizontale et 1 mètre de résolution verticale sur une superficie de 4,5 km x 1,5 km). Les données fournies par Aéroports de Paris leur ont permis de s'appuyer sur la configuration exacte des terminaux de l'aéroport Paris‐Charles de Gaulle.

« En conditions homogènes, le brouillard se forme quasi‐instantanément. A Roissy, nos simulations montrent qu'il met une heure trente à se former. Nous avons pu identifier les causes de ce retard : les deux effets thermique et dynamique en sont responsables chacun pour moitié » détaille Thierry Bergot, chercheur au CNRM‐GAME (Météo‐France/CNRS) et auteur principal de cette publication.

Les bâtiments n'ont par contre pas d'effet notable sur la dissipation des brouillards de hauteur importante. « Une fois formé, le brouillard créé ses propres mouvements turbulents : ce sont eux qui conditionnent la durée de la dissipation et non les bâtiments » .

Ces résultats ont été obtenus grâce au modèle de recherche atmosphérique Meso‐NH[1], développé par Météo‐France et le Laboratoire d'aérologie (CNRS/Université Toulouse III). « La finesse de la simulation nous a conduit à adopter la méthode dite des frontières immergées. Elle consiste à intégrer les hétérogénéités de surface, en l'occurrence les bâtiments, au sein de la zone de calcul du modèle numérique. Notre grille de calcul contient donc des points à l'intérieur des bâtiments » complète Thierry Bergot. Cette méthode, encore jamais utilisée pour simuler des phénomènes atmosphériques à petite échelle, a l'avantage de pouvoir être transposée aisément à n'importe quel site présentant d'autres types d'hétérogénéités de surface.

Notes

Les simulations et leur dépouillement ont respectivement été effectués dans le cadre des projets PRACE2011040559 et GENCIt2013017051. Elles ont été réalisées sur 8192 processeurs des supercalculateurs du GENCI et de Météo‐France, dont l'architecture est massivement parallèle : ils traitent en même temps les calculs sur plusieurs parties de la grille. Chaque heure de simulation a nécessité 15 heures de calcul.