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XIV - MÉTÉOROLOGIE

La prévision et ses débouchés opérationnels sont bien sûr le premier moteur des recherches conduites dans le domaine de la météorologie.

Parallèlement, l'étude du changement climatique et donc de l'environnement planétaire prend une importance accrue. Enfin, la recherche atmosphérique doit aussi répondre aux interrogations sur l'évolution de la couche d'ozone, sur la qualité de l'air et doit contribuer à la prévention des risques naturels.

Au plan scientifique, la météorologie est une discipline où les interactions entre la recherche et l'opérationnel sont fortes et permanentes.

La dualité recherche - opérationnel se retrouve dans les équipements lourds de la météorologie.

Certains délivrent un service continu à destination d'un grand nombre d'utilisateurs. D'autres produisent des mesures à destination de la seule communauté scientifique.

Toutes les informations recueillies par les différents outils contribuent au demeurant à perfectionner la connaissance de l'atmosphère.

1. Les équipements lourds de la météorologie

Il existe quatre types de grands équipements pour la recherche atmosphérique : la flotte aérienne, les satellites, les réseaux d'observation et les calculateurs.

La flotte aérienne a pour fonctions l'observation et l'échantillonnage.

Les avions représentent la première composante de la flotte aérienne. L'investissement correspondant s'élève à 150 millions de francs, pour des équipements dont la durée de vie est de 10 ans en moyenne. Les dépenses de fonctionnement s'élèvent à 15 millions de francs par an, en budget consolidé. Au total, sur une période de 10 ans, la dépense consolidée s'élève à 300-400 millions de francs.

Les ballons atmosphériques, seconde composante aérienne, entraînent une dépense de fonctionnement de 80 millions de francs par an, dont la moitié correspond aux activités de test des équipements satellitaires du CNES.

Deuxième type de très grands équipements de la météorologie, les satellites météorologiques répondent au double objectif de l'observation globale et de la mise en cohérence des données et jouent à ce double titre un rôle désormais fondamental.

Les dépenses d'investissement par satellite varient de 50 millions à 3 milliards de francs, pour une durée de vie moyenne de 5 ans, qui va de 3 à 10 ans. L'intervalle de coût rend compte des différences de nombre et de complexité des fonctions des satellites.

Le coût annuel consolidé d'opération d'un engin de ce type est de l'ordre de 30 millions de francs.

Les réseaux d'observation ont pour objet la surveillance et la validation des modèles.

Leur intérêt est de pouvoir fournir des séries longues, indispensables par exemple pour distinguer les parts respectives de la variabilité naturelle et de la variabilité anthropique du climat et approfondir la compréhension des systèmes incluant l'atmosphère.

En réalité, il est impossible de découpler l'approche par les observations au sol et l'approche satellitaire.

L'investissement total qu'il est nécessaire de faire dans les réseaux d'observation au sol atteint 100 millions de francs pour avoir des installations pérennes sur une dizaine d'années. Le coût annuel de fonctionnement de ces réseaux représente quant à lui une dépense de 25 millions de francs en budget consolidé. Bien évidemment, les réseaux d'observation n'ont d'intérêt que s'ils sont insérés dans une coopération européenne et internationale.

Les calculateurs de puissance sont le quatrième type d'équipements lourds indispensables aux recherches atmosphériques.

Leur fonction est de prendre en charge les modèles de simulation météorologique et de produire les prévisions correspondantes à court ou à long terme. S'il est difficile d'attribuer à la seule recherche atmosphérique l'usage d'ordinateurs employés par ailleurs pour des études liées au couplage de l'atmosphère avec les océans et la biosphère par exemple, on peut néanmoins estimer le coût d'investissement cumulé à 40 millions de francs pour disposer, sur une durée de 5 ans, des ressources de calcul suffisantes, correspondant à une seule machine dédiée ou à du temps de calcul fourni par plusieurs ordinateurs distincts, comme c'est plutôt le cas actuellement. Du fait de l'explosion des besoins en temps de calcul et de l'évolution rapide de ce type d'équipement, la durée de vie de cet investissement semble être de l'ordre de 3 à 4 ans.

Les grands équipements de la recherche atmosphérique ont une fonction d'intégration fondamentale. Mais ils ne sauraient dispenser du développement d'outils de plus petite dimension.

Les capteurs de télédétection sont omniprésents dans les satellites et la flotte aérienne, mais aussi dans les réseaux d'observation terrestre. L'augmentation de sensibilité de ces dispositifs est un objectif permanent, de même que l'élargissement de la gamme des mesures qu'ils peuvent effectuer. Les algorithmes de restitution des variables géophysiques à partir des mesures doivent aussi faire l'objet de développements constants, ce qui peut avoir des débouchés pour les services à forte valeur ajoutée dans le domaine de l'informatique. Enfin, l'évolution technique doit être permanente pour une automatisation et une miniaturisation accrues des composants et une accélération de la transmission de données. Ces développements innovants trouvent un cadre optimal dans une coopération européenne et internationale, qui permet des progrès plus rapides et compatibles.

2. Les équipements de la nomenclature actuelle des TGE

La nomenclature actuelle des TGE comprend quatre équipements relatifs à la météorologie, dont un seul appartenant à la catégorie des TGE scientifiques et trois appartenant à la catégorie des TGE techniques.

Le seul TGE scientifique de la météorologie est le satellite ENVISAT, développé dans le cadre de l'Agence spatiale européenne (ESA). Ce satellite de très grande taille, doté d'un grand nombre d'instruments, qui sera lancé en juillet 2001, a pour objectif l'étude de la surface des océans et l'analyse des composants de l'atmosphère.

ENVISAT représente un investissement total de 2,5 milliards d'euros, soit 16,4 milliards de francs, dont près de 2,5 milliards de francs à la charge de la France.

A la fin de l'année 2000, le total des sommes versées par la France depuis 1993 approchera un montant de 2 milliards de francs.

Tableau 8 : Dépenses de la France pour ENVISAT 8

millions de francs

dépenses

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999*

2000*

ENVISAT

personnel

 

 

 

 

 

8

8

 

 

 

 

(TGE scientifique)

exploitation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

construction

 

 

 

143

256

279

351

291

241

257

169

 

total

 

 

 

143

256

287

359

291

241

257

169

Le coût d'ENVISAT est reconnu comme rédhibitoire. Il est au demeurant assorti d'un risque énorme en cas d'échec du lancement.

C'est pour mettre fin à de tels aléas que l'ESA a développé les concepts de plates-formes communes, de mini-satellites et de micro-satellites pour diminuer les coûts. Par ailleurs, les programmes facultatifs, qui ne rassemblent pas obligatoirement tous les partenaires de l'ESA, ont été développés et peuvent être d'une ambition limitée au contraire des premiers programmes obligatoires qui devaient rassembler une participation de tous les membres.

Considéré comme un TGE technique, EUMETSAT correspond à la participation française à cette organisation internationale de 17 Etats européens qui a pris le relais de l'ESA en 1986 pour l'exploitation des trois satellites géostationnaires de météorologie Meteosat.

Le coût cumulé de la construction des satellites Meteosat s'établit pour la France à 989 millions de francs, le coût annuel d'exploitation étant de 220 millions de francs pour 2000. En réalité, la distinction entre les coûts de construction et les coûts d'exploitation, qui est faite dans les comptes du ministère de la recherche, ne correspond pas au renouvellement auquel il a été procédé pour les satellites Meteosat.

Tableau 9 : Dépenses correspondant aux satellites METEOSAT et à la participation française à EUMETSAT 9

millions de francs

dépenses

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999*

2000*

EUMETSAT

personnel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(TGE technique)

exploitation

 

 

 

 

 

 

 

200

214

214

220

 

construction

92

93

139

197

217

225

223

 

 

 

 

 

total

92

93

139

197

217

225

223

200

214

214

220

Les deux autres TGE techniques relatifs à la météorologie correspondent à la préparation de la nouvelle génération de satellites de recherche sur l'atmosphère.

Le programme MSG (Meteosat Seconde Generation) prendra la suite des satellites Meteosat 5, 6 et 7, à partir de 2002.

Tableau 10 : Dépenses relatives aux programmes Meteosat Seconde Génération (MSG) et METOP 10

millions de francs

dépenses

1995

1996

1997

1998

1999*

2000*

MSG

personnel

 

 

 

 

 

 

(TGE technique)

exploitation

 

 

 

 

 

 

 

construction

 

 

 

212

195

182

 

total

 

 

 

212

195

182

METOP

personnel

 

 

 

 

 

 

(TGE technique)

exploitation

 

 

 

 

 

 

 

construction

 

 

 

37

75

210

 

total

 

 

 

37

75

210

Le programme METOP correspond aux premiers satellites météorologiques défilants sur orbite polaire que l'ESA lancera en 2003. Ces satellites auront une exploitation couplée et un partage des tâches avec ceux de mêmes caractéristiques de la NOAA américaine.

Figure 3 : Evolution des dépenses annuelles relatives aux TGE de la météorologie

On trouvera ci-après l'évolution depuis 1990 des dépenses relatives aux TGE de la météorologie, telles qu'elles sont consignées par le ministère de la recherche, en pourcentage des dépenses totales consacrées aux TGE.

Figure 4 : Evolution des dépenses relatives aux TGE de la météorologie, par rapport au total des dépenses des TGE scientifiques et techniques

3. Les besoins prévisibles

L'importance croissante de la météorologie résulte d'une série de facteurs qui semblent incontournables.

La demande de prévisions émane tant de secteurs économiques que de la population. La protection de l'environnement et l'étude du changement climatique obligent tout à la fois à un effort de recherche considérable et au respect d'obligations internationales passant par une surveillance accrue de l'atmosphère.

Les efforts d'investissement à faire à l'avenir pour la météorologie présentent la caractéristique de devoir couvrir toute la chaîne des moyens de mesure et de traitement des données.

S'agissant des satellites de météorologie, tant le dispositif de révélation et de formulation des besoins de la communauté scientifique que le programme des années à venir paraissent satisfaisants.

Les programmes MSG et METOP permettront une avancée significative dans le domaine de la météorologie. Dans le domaine de la recherche sur l'atmosphère, la rationalisation de la démarche effectuée après ENVISAT permettra, semble-t-il, des avancées importantes avec l'instrument complexe IASI sur EPS1-METOP, et les projets ADEOS2, ODIN (satellite franco-suédois d'étude des composants de l'atmosphère), PICASSO-CENA (satellite franco-américain d'étude des nuages élevés), AEOLUS (satellite de l'ESA d'étude des vents en air clair), SMOS (étude de l'humidité des sols et de la biosphère).

La situation paraît en revanche défavorable pour la flotte aérienne et en particulier pour les avions météorologiques. La dépense cumulée d'investissement et de fonctionnement de la flotte aérienne météorologique s'élève à 300-400 millions de francs sur une période de 10 ans, montant auquel il faut ajouter les dépenses relatives aux ballons atmosphériques.

On peut s'interroger sur les raisons pour lesquelles cet équipement ne figure pas dans la catégorie des TGE.

En tout état de cause, les avions doivent être renouvelés tous les 10-15 ans mais il n'existe pas pour autant de financement récurrent pour prendre en charge cette opération.

Météo-France se heurte à l'heure actuelle à des difficultés considérables pour financer l'achat de deux avions de taille moyenne, au demeurant d'occasion.

Deuxième insuffisance, la France dispose d'un parc d'avions météorologiques trop réduit par rapport aux autres grands pays mais aussi par rapport aux recherches à conduire, qui exigeraient par exemple un gros porteur pour l'étude des phénomènes atmosphériques turbulents comme les cyclones.

Un autre maillon essentiel de la recherche sur l'atmosphère est constitué par les réseaux d'observation et de surveillance. Ces réseaux nécessitent un renouvellement et un perfectionnement continus, correspondant à une dépense de 100 millions de francs pour une période de 5 à 10 ans.

Le besoin existe donc d'un financement pluriannuel identifié. En outre, un renforcement des effectifs des personnels qui les desservent est indispensable, le corps du CNAP pouvant être élargi à cette fin.

Enfin, il faut citer les besoins relatifs au traitement des données. Les transmissions de données toujours plus nombreuses doivent pouvoir être accélérées grâce à des réseaux à haut débit.

Il s'agit également de disposer des facilités de stockage correspondantes, avec des compétences pour la mise en forme et la restitution des données aux usagers. Il faut enfin des calculateurs de puissance pour la simulation numérique.

A cet égard, tout indique que la génération actuelle des ordinateurs d'une puissance de l'ordre de quelques dizaines de gigaflops (milliard d'opérations par seconde) devra être remplacée dans les trois ans à venir par des calculateurs d'une puissance mille fois supérieure (teraflops)si l'on veut rester compétitif par rapport aux moyens mis en _uvre aux Etats-Unis et au Japon.

Plus sans doute que toute autre discipline, la météorologie nécessite une régularité de fonctionnement et donc de financements, puisque aussi bien, la constitution de séries longues de mesures de tous types est une contrainte absolue de cette discipline.