Le vent en rafale est une grandeur mesurée au sol. Le calcul de cette variable météorologique à l’aide d’un modèle numérique comme GFS ou WRF n’est pas toujours simple. La plupart des modèles météorologiques proposent un calcul du vent à 10 mètres et de ses 2 composantes horizontales (dans WRF : U10 et V10) grâce au schéma de couche de surface du modèle. En revanche, un calcul de la rafale de vent au sol (ou à 10 mètres) n’est pas systématiquement réalisé par un modèle météo.

La mesure de la rafale de vent

Les mesures de rafale de vent sont accessibles à certaines stations météo au sol en utilisant les vitesses de vent instantanées les plus fortes sur une période de mesure de typiquement 30 minutes à 1 heure.

Modéliser la rafale de vent

La rafale de vent est un processus en lien avec l’existence de vortex dans l’atmosphère et donc à la turbulence. Les modèles numériques de météo comme GFS et WRF ne prennent pas en compte la turbulence de manière explicite, les trajectoires des lignes de courant en régime turbulent ne sont pas connues, mais les modèles utilisent des formulations physiques prenant en compte le mélange induit par la turbulence dans la Couche Limite Atmosphérique (CLA).

La vitesse de vent à la surface (à 10 mètres) est facilement calculée grâce au schéma de la couche de surface du modèle météo qui prend en compte la friction (rugosité) du sol.

En revanche, la rafale de vent qui est un phénomène induit par la turbulence est difficilement évaluable directement dans les modèles météorologiques. Il est nécessaire de « paramétriser » le calcul des rafales de vent avec un calcul diagnostique le plus souvent en post-traitement d’un modèle météo.

Méthodes de calcul dans les modèles météo

Plusieurs méthodes permettent de calculer le vent en rafale à partir des résultats d’un modèle numérique de prévisions :

  • Appliquer un facteur multiplicatif au vent à 10 mètres : ce facteur correspond à un site, à une région géographique et à des conditions météorologiques donnés.
  • Utiliser le vent en altitude. Par exemple, on peut utiliser le vent au-dessus de la couche sol du modèle sur l’isobare 900 hPa (environ 100 mètres au-dessus du niveau de la mer).
  • Utiliser une formulation turbulente de la Couche Limite Atmosphérique (CLA) pour calculer les rafales de vent dans la CLA. Une partie de ces rafales impactent le sol de manière non-locale avec un certain coefficient qui permet de corriger le vent à 10 mètres.

Suivant le domaine d’étude et le modèle utilisé, on utilisera une de ces 3 méthodes. La validation de la méthode de calcul est réalisée grâce aux données de vent en rafale mesuré aux stations météo au sol.