Services métérologiques pour les Jeux olympiques et paralympiques d'hiver de 2010 à Vancouver

9.0 Recherches météorologiques en vue des Olympiques / SNOW-V10

9.1 Recherche sur les conditions météorologiques extrêmes

9.2 Équipe de recherche météorologique sur les sites de compétition et sur la région hôte des Jeux olympiques

9.3 Développement du modèle

9.3.1 Outils des prévisionnistes

9.3.2 Développement de la prévision numérique du temps

9.3.3 Réduction d’échelle

9.3.4 Système régional de prévision d’ensemble (SRPE)

9.3.5 Projet de prévisions immédiates (SNOW-V10)

9.3.6 Prévision de la température de la surface de la neige

9.4 Recherche et production de rapports sur le climat

9.4.1 Production de rapports périodiques sur le climat

9.4.1.1 Rapports périodiques internes

9.4.1.2 Exigences périodiques du Comité international olympique et des fédérations internationales de sports

9.4.1.3 Études spéciales

9.5 Programme mondial de recherche en météorologie et THORPEX

9.5.1 Campagne T-PARC 2008-2009

9.5.2 Volet d’hiver de la campagne T-PARC et projet de reconnaissance des tempêtes hivernales de 2010

9.5.3 Projets de démonstration sur la recherche et les prévisions

9.0 Recherches météorologiques en vue des Olympiques / SNOW-V10

9.1 Recherche sur les conditions météorologiques extrêmes

La recherche sur les conditions météorologiques extrêmes, principalement des études de cas et des évaluations statistiques des conditions météorologiques sur les sites de compétition, dans la région où se sont tenus les Olympiques et dans le corridor Sea to Sky, a été réalisée par le personnel du laboratoire national de la région du Pacifique et du Yukon, sous la direction de Brad Snyder, météorologue de la section Transfert des connaissances scientifiques et formation du Centre de prévision des intempéries du Pacifique, à Vancouver. Les premiers travaux du personnel du laboratoire national comprenaient :

Ruping Mo et al. Collision of a Pineapple Express with an Arctic Outbreak over Complex Terrains of British Columbia, Canada – Forecast Challenges and Lessons Learned. Présenté lors de la 23^rd Conference on Weather Analysis and Forecasting / 19^th Conference on Numerical Weather Prediction, Omaha, Nebraska, juin 2009.

Ruping Mo et al. Projecting Winter-Spring Climate in Vancouver from Antecedent ENSO and PDO signals – Applications to the 2010 Winter Olympics and Paralympics. Présenté au congrès annuel de la Société canadienne de météorologie et d’océanographie, Winnipeg, Manitoba, juin 2010.

9.2 Équipe de recherche météorologique sur les sites de compétition et sur la région hôte des Jeux olympiques

La formation pratique (stages) des prévisionnistes assignés aux sites de compétition a commencé à l’hiver 2006-2007. Au fur et à mesure que les membres de l’équipe et les prévisionnistes assignés aux sites se sont familiarisés avec leur secteur de responsabilité et les caractéristiques météorologiques importantes des sites, de nombreuses études ont été réalisées par les prévisionnistes de l’équipe, tant pour leurs propres besoins que pour ceux de la famille olympique. En voici quelques-unes :

Chris Doyle et David Jones. Short Term Weather Patterns of Interest to 2010 Venue Managers. Environnement Canada, révisé en septembre 2009.

Carl Dierking. Winds in the Callaghan Valley. U.S. National Weather Service, Juneau, Alaska, 2009.

Andrew Teakles. Strong Outflow Wind Events Affect the Callaghan Valley Olympic Venues. Congrès de la Société canadienne de météorologie et d’océanographie, 2009.

André Giguère et al. Operational Evaluation of GEM-LAM 2.5 km and 1.0 km Models in view of the Vancouver 2010 Games. Congrès de la Société canadienne de météorologie et d’océanographie, 2009.

9.3 Développement du modèle

Les versions du modèle canadien GEM (modèle global environnemental multiéchelle) selon une résolution globale de 30 km et une résolution régionale de 15 km, ont été les principaux modèles utilisés pour la production de prévisions entièrement ou semi-automatisées. Le GEM à une résolution de 2,5 km et un GEM à une résolution de 1,0 km spécialement conçu pour les Olympiques ont été utilisés par les prévisionnistes afin de les guider dans leur travail et pour alimenter les divers systèmes de prévisions immédiates développés par SNOW-V10. Le GEM à une résolution de 1,0 km a également servi de base de données dont le public pouvait se servir pour générer des prévisions ponctuelles entièrement automatisées pour la région où se tenaient les Olympiques, depuis le site Web météo d’Environnement Canada sur les Olympiques. Le développement du modèle pour 2010 a été long et complexe, nécessitant plusieurs grilles imbriquées de résolutions de plus en plus élevées, jusqu’à 100 mètres, selon des périodes de validité variant d’heures à semaines. La division de la recherche en prévision numérique du temps est responsable de la recherche et du développement concernant le volet de modélisation du système de prévision numérique du temps du Centre météorologique canadien et des centres météorologiques régionaux du Service météorologique du Canada.

9.3.1 Outils des prévisionnistes

De nombreux outils de prévision, fondés sur le GEM à une résolution de 2,5 et le GEM à une résolution de 1,0, ont été produits à l’intention des prévisionnistes des Jeux olympiques. Ces outils comprennent les valeurs prévues de style téphigramme, les séries chronologiques, les coupes verticales et d’autres outils qui ont été proposés par le personnel des opérations. Le développement de l’outil de prévision de la division de la recherche en prévision numérique du temps a été facilité par le personnel de la division A et P du Centre météorologique canadien, tant à l’échelle locale à Vancouver qu’à Dorval, au Québec.

9.3.2 Développement de la prévision numérique du temps

Certaines améliorations apportées au GEM à une résolution de 2,5, y compris des données physiques détaillées, ont été mises en place avant 2009, alors qu’une version opérationnelle « figée » du modèle était maintenue aux fins d’utilisation par les prévisionnistes.

9.3.3 Réduction d’échelle

La mise à l’échelle à de très hautes résolutions (100 m) de certaines données de sortie de modèle concernant les éléments météorologiques a été rendue possible pour les sites de compétition et d’autres emplacements aux fins des prévisions pour 2010. La division de la recherche en prévision numérique du temps était à la tête des efforts de recherche et de développement concernant la production de prévisions mises à l’échelle.

9.3.4 Système régional de prévision d’ensemble (SRPE)

La prévision d’ensemble est une méthode de prévision numérique utilisée pour tenter de générer le spectre des états éventuels possibles d’un système dynamique comme la météo. Les membres de l’ensemble ont été dérivés à partir d’une version à aire limitée du modèle GEM canadien, à une résolution horizontale de 33 km, sur l’Amérique du Nord. Le système a été mis en fonction pour les Jeux olympiques et paralympiques d’hiver de 2010 à Vancouver et a généré des produits d’ensemble comme des SPE-grammes (météogrammes) et des graphiques de probabilité pour les sites olympiques et les sites connexes.

9.3.5 Projet de prévisions immédiates (SNOW-V10)

Le projet de prévisions immédiates s’est appuyé sur une variété de sources de données, de techniques d’intégration et de gestion de données et de méthodologies de production de prévisions afin d’améliorer les prévisions à très court terme (0 à 6 heures) des conditions météorologiques ambiantes dans la région où se tenaient les Olympiques. Il s’agissait d’un important projet national et international de démonstration de recherche dans le cadre du programme mondial de recherche en météorologie de l’OMM, une première pour les Jeux olympiques d’hiver. Il nécessitait une collaboration importante entre les chercheurs et les météorologues, tant pour l’établissement d’objectifs scientifiques à l’étape formative que pour les résultats opérationnels pendant les Jeux. Les observations immédiates ont été utilisées pour les prévisions immédiates de routine et la production de prévisions à court terme pour la région où se sont tenus les Jeux, pendant les Olympiques.

9.3.6 Prévision de la température de la surface de la neige

Environnement Canada avait prévu produire des prévisions de la température de la surface de la neige pour tous les sites de compétition. Ces champs ont été créés au moyen des méthodes de réduction d’échelle mentionnées au point 9.3.3. Avant le développement des prévisions, le projet des services météorologiques a soutenu la recherche et le développement concernant les températures de la surface de la neige sur le site du Parc olympique de Whistler au moyen d’un contrat avec un étudiant diplômé de l’Université de l’Utah. L’université a été la première, pour les Jeux de Salt Lake City de 2002, à produire une prévision de la température de la surface de la neige pour un parcours complet, en fonction du développement d’une climatologie fondée sur la cartographie thermique de la piste dans diverses conditions météorologiques ambiantes. Nous avons utilisé le travail de cet étudiant, sous forme de rapport de recherche écrit, afin d’offrir des renseignements contextuels et une formation sur le sujet aux météorologues assignés aux sites. Même si les prévisions de la température de la surface de la neige étaient accessibles pendant la période des Jeux pour l’ensemble des sites de compétition, elles ne faisaient pas partie de l’ensemble d’éléments météorologiques requis par le COVAN.

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9.4 Recherche et production de rapports sur le climat

La région où se sont tenus les Olympiques ne possédait pratiquement aucun site de données ni de rapports à long terme sur les observations météorologiques et climatiques. Cette réalité a entraîné l’installation précoce de systèmes météorologiques sur les sites, lorsqu’il était possible de le faire. Certains ensembles de données à long terme, particulièrement pour Whistler-Blackcomb, étaient accessibles et ont été utiles, mais ils étaient en soi inadéquats pour la variété de données ultimement requises dans le cadre du projet et par ses clients.

9.4.1 Production de rapports périodiques sur le climat

Les observations sur les sites du COVAN et autres sites de l’OAN ont été archivées, tant à l’échelle nationale que dans les archives régionales du Centre de prévision des intempéries du Pacifique. Ainsi, il était possible d’accéder périodiquement aux données climatiques qui se trouvent sur le site Web Météo d’Environnement Canada dans la section des statistiques, et d’effectuer des recherches sur le climat.

9.4.1.1 Rapports périodiques internes

Des rapports internes sur le climat, portant généralement (de façon très détaillée) sur les enregistrements météorologiques provenant précisément des sites de compétition extérieurs et les effets potentiels de la météo sur l’horaire des compétitions, ont été préparés au nom du COVAN , pour chaque période olympique entre 2005 et 2009, et pendant la période des Jeux. Ces rapports, ainsi que d’autres dérivés, ont été utilisés pour renseigner et former les prévisionnistes et ont servi de ressources pour divers utilisateurs, y compris les compagnies d’assurance, les services de transport du COVAN , les chercheurs scientifiques et les médias.

9.4.1.2 Exigences périodiques du Comité international olympique et des fédérations internationales de sports

Les besoins du Comité international olympique et des fédérations internationales de sports en matière de données climatiques périodiques pour les sites de compétition ont été pris en compte dans le cadre de la production de rapports périodiques au COVAN . Certaines de ces données ont également été incluses dans les guides et trousses d’information à l’intention des responsables d’équipe et des athlètes.

9.4.1.3 Études spéciales

En 2006, pour écarter l’effet des changements climatiques sur les Jeux (en prévision de questions sur le sujet), on a produit la climatologie des températures en milieu alpin ou en altitude, sur une période de 30 ans, à partir de la base de données de la radiosonde du U.S. National Weather Service, située à Quileute, dans l’État de Washington. Cette étude a révélé une augmentation de la température moyenne au cours de la période de 1975 à 2005, à environ 3 000 mètres au-dessus du niveau de la mer, d’environ 0,4 °C par décennie, ce qui nous permet d’exclure de façon raisonnable les effets des changements climatiques sur un événement planifié cinq ans plus tard.

Les assureurs du COVAN avaient besoin d’une évaluation approfondie des conditions historiques relatives au stock nival pour assurer les sites; cette information leur a été fournie en 2009. Des études ont également été réalisées concernant la climatologie solaire des sites de compétition, les coefficients de l’équivalent en eau de neige et les évaluations statistiques des paramètres météorologiques observés sur les sites aux fins de contrôle de la qualité des données et de planification de l’emplacement des instruments. La Ville de Vancouver a reçu la climatologie de probabilité du risque de temps violent pendant la période des Jeux, et les responsables du site de Cypress Mountain ont demandé et reçu une analyse de la probabilité que les vents dépassent certains seuils pour les estrades de Cypress. De plus, nous avons effectué plusieurs études en 2009 en vue de déterminer quelle serait l’amplitude de l’oscillation australe El Niño pendant la période des Jeux olympiques.

9.5 Programme mondial de recherche en météorologie et THORPEX

THORPEX, une expérience de recherche sur les systèmes d’observation et la prévisibilité, est une initiative de recherche internationale qui fait partie d’un programme global de coordination, le programme mondial de recherche en météorologie de l’OMM. THORPEX a pour but d’accélérer les progrès dans la précision des prévisions météorologiques de 1 à 14 jours, pour répondre aux besoins de la société et de l’économie. Le programme s’appuie sur les progrès continus réalisés au sein des communautés vouées à la recherche fondamentale et aux prévisions opérationnelles. Des progrès seront réalisés par une amélioration de la collaboration internationale entre les communautés et avec les utilisateurs des produits de prévision. En collaboration avec d’autres organismes impliqués dans THORPEX et d’autres scientifiques, des expériences météorologiques ont été planifiées afin qu’elles coïncident avec la période précédant les Jeux et avec les Jeux olympiques d’hiver, dans des domaines variant de l’assimilation de données aux impacts socioéconomiques.

9.5.1 Campagne T-PARC 2008-2009

Au début de l’été 2008, jusqu’à la fin mars 2009, une expérience internationale THORPEX, soit la Pacific-Asian Regional Campaign (PARC), a été menée. La campagne PARC a été conçue afin d’être menée en deux volets, soit en été et en hiver. Le principal objectif de la campagne PARC consiste à améliorer notre compréhension des premières étapes de la formation des typhons, depuis la formation jusqu’au recourbement, puisqu’une meilleure connaissance de la transition d’un cyclone tropical à un cyclone extratropical s’avère essentielle pour comprendre et prévoir les répercussions en aval sur l’Amérique du Nord. PARC est donc unique en son genre, mettant un double accent sur la dynamique à très court terme et les problèmes en lien avec les prévisions pour une région, et la dynamique à moyen terme et les problèmes en lien avec les prévisions pour une région en aval (côte ouest de l’Amérique du Nord). Afin de relativiser le tout, deux inondations record (une en Colombie-Britannique et l’autre dans l’Oregon, Washington) et les incendies de forêt de la Californie ont été inclus dans les phénomènes historiques des régions en aval depuis 2005. Tous ces événements se sont avérés des catastrophes majeures sur la côte ouest et ont été relativement mal prévus à moyen terme. Des prévisions précises à court terme (moins de trois jours) sur les étapes du cycle de vie d’un cyclone tropical près de la côte est de l’Asie augmenteraient les chances de prévoir de façon précise les inondations, le temps violent à grande échelle et les cyclones extratropicaux dommageables à moyen terme (3 à 10 jours) dans les régions en aval de l’Amérique du Nord.

Dans le contexte de 2010, accroître notre compréhension des cyclones extratropicaux était essentiel. Les fortes pluies de janvier 2005 issues d’une synergie d’énergie tropicale et des ondes de Rossby ont anéanti une grande partie de la couche de neige locale, en deçà de 1 800 mètres. La couche de neige n’a pas retrouvé des niveaux s’approchant de la normale pendant tout le reste de l’hiver. En rétrospective, il s’agissait d’un événement qui aurait pu être prévu dans une certaine mesure, sur une échelle d’une semaine ou plus. Un avis préalable de tels événements dans les semaines précédant les Jeux olympiques de 2010 s’est avéré utile dans la planification et l’atténuation des incidences. En réalité, l’exactitude des prévisions concernant des épisodes particulièrement doux et humides, produites à la mi-janvier 2010, a permis d’éclairer les stratégies du COVAN afin de préserver le site de Cypress Mountain.

La participation canadienne au volet d’été de la campagne PARC s’est jusqu’ici limitée à l’assimilation des données modélisées et à certaines expériences d’assimilation des données.

9.5.2 Volet d’hiver de la campagne T-PARC et projet de reconnaissance des tempêtes hivernales de 2010

La campagne PARC 2008-2009 s’est poursuivie au-delà de la phase extratropicale jusqu’à la fin de l’hiver 2008-2009, et il était prévu que soit augmentée l’intensité des observations météorologiques sur la partie continentale de l’Extrême-Orient et dans les sections occidentale et centrale du Pacifique-Nord. Environnement Canada a contribué au financement du Roshydromet (Russian National Hydrometeorological Service), avec 600 radiosondes supplémentaires et fournitures connexes. Au cours de la période de janvier à mars 2009, l’aéronef de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) G-IV et l’aéronef C-130 de reconnaissance de tempêtes hivernales de la United States Air Force ont effectué presque tous les jours des vols de reconnaissance météorologique et des vols ciblés pour larguer des radiosondes au-dessus des eaux du Japon et des eaux adjacentes du centre nord du Pacifique. Les missions ciblées ont été planifiées par un groupe de météorologues, y compris l’équipe de prévisionnistes pour les Olympiques du Centre de prévision des intempéries du Pacifique. Ils avaient accès à un « système de ciblage de données » sophistiqué qu’ils ont utilisé, au moyen d’un accès en temps réel, dans le cadre du projet, au European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), afin d’y consulter les produits de prévision pour le Pacifique Nord. De façon générale, les produits de l’ECMWF ne sont accessibles qu’aux membres du consortium européen (et non au Canada).

Même s’il a été invité à participer à un processus semblable au cours de l’hiver 2009‑2010, le centre de prévision POD n’a participé que de façon minimale étant donné sa charge de travail. Néanmoins, les chercheurs et les météorologues de la National Oceanic and Atmospheric Administration ont gardé en tête la tenue des Olympiques pendant les projets de reconnaissance de tempêtes hivernales, et plusieurs missions ont été entreprises afin d’améliorer les prévisions en vue des Jeux.

9.5.3 Projets de démonstration sur la recherche et les prévisions

Les projets de démonstration sur la recherche et les prévisions sont un élément essentiel du programme mondial de recherche en météorologie et ont pour but de confirmer, au moyen de mesures objectives, les capacités de prévision améliorées, acquises au moyen d’une meilleure compréhension et d’une meilleure utilisation des technologies habilitantes. Les propositions de projets de démonstration concernant les prévisions doivent énoncer l’objectif et la méthode démontrant la capacité de prévision améliorée et indiquer la mesure dans laquelle un certain nombre d’attributs d’admissibilité sont présents. Les attributs suivants décrivent les objectifs des projets de démonstration concernant les prévisions, à l’intérieur du programme mondial global de recherche en météorologie :

• examiner les prévisions météorologiques s’appliquant à l’échelle internationale, en mettant l’accent sur les conditions météorologiques extrêmes;
• élaborer des protocoles d’évaluation clairs et les respecter;
• répondre aux attentes en matière de réussite et de niveau de soutien disponible;
• générer des progrès clairs au chapitre des méthodes opérationnelles locales ou mondiales actuelles;
• produire des prévisions qui peuvent être fournies en temps réel et des renseignements sur les prévisions qui peuvent être communiqués aux utilisateurs, aux fins d’utilisation et d’évaluation subséquente des impacts.

Les projets de démonstration concernant la recherche ne produisent généralement pas de résultats ou de produits opérationnels en temps réel. Même si les résultats n’étaient pas garantis par SNOW-V10, bon nombre ont en réalité été fournis, d’où la nature du projet en tant que synthèse de projets de démonstration concernant les prévisions et la recherche.

Les Jeux olympiques sont devenus une source d’inspiration pour les projets de démonstration sur les prévisions endossés par le programme mondial de recherche en météorologie, à commencer par Sydney (2000), suivi d’Athènes (2004), de Beijing (2008) et de Vancouver (2010). Bon nombre de technologies des projets de démonstration concernant les prévisions ont été déployées pour l’hiver 2009 afin de permettre le développement de prévisions immédiates et d’améliorer les méthodes de prévision, et pour offrir aux prévisionnistes la possibilité d’acquérir de l’expérience sur certains des systèmes concernés.