ARPEGE

Un modelo global con un zoom sobre Francia

En 1987 Philippe Courtier y Mats Hamrud empezaron a escribir, en el ECMWF, el código de un nuevo modelo global compartido por el ECMWF y Météo-France; la reunión de lanzamiento del proyecto común se celebró en octubre de 1988. El ECMWF llama al resultado IFS y Météo-France lo llama ARPEGE, por Action de Recherche Petite Echelle Grande Echelle, una «acción de investigación a pequeña y gran escala». El motivo principal era la asimilación variacional de datos, que necesita un modelo escrito junto con sus versiones tangente lineal y adjunta, y Météo-France quería dos cosas más: un código espectral semilagrangiano y una malla global que pudiera estirarse sobre Francia.

ARPEGE sustituyó al anterior modelo espectral global de Météo-France, EMERAUDE, en septiembre de 1992, con la misma resolución T79 y sin estiramiento. En octubre de 1993 entró en servicio la versión estirada, con un factor de estiramiento de 3,5, que sustituyó también a PERIDOT, el modelo de área limitada que cubría Francia: a partir de entonces un solo modelo global hizo los dos trabajos. Pasó a ser semilagrangiano en octubre de 1995 y adoptó el 4D-Var en junio de 2000, después del ECMWF en 1997; fueron los dos únicos sistemas 4D-Var operativos antes del final del siglo XX.

La resolución fue subiendo con cada superordenador: TL358 con el estiramiento reducido a 2,4 en 2003, luego en 2015 TL1198 estirado por 2,2 en 105 niveles, 7,5 km sobre Francia y 36 km en el Pacífico suroccidental, y desde julio de 2019 TL1798, unos 5 km sobre Francia. El ciclo 46t1 entró en servicio en junio de 2022, y en noviembre de 2024 Météo-France desplegó una nueva versión de toda su cadena de previsión. El código sigue evolucionando con el ECMWF y el consorcio ACCORD de servicios meteorológicos europeos, y el código común IFS/ARPEGE alcanzó un «ciclo 50» en 2025.

ARPEGE cumple varias funciones en Météo-France: la previsión a corto plazo sobre Francia y Europa hasta unos cuatro días, la visión global para los territorios de ultramar y el océano abierto, las condiciones de contorno del modelo de malla fina AROME sobre Francia y, ejecutado por conjuntos, PEARP. En 2025 y 2026 Météo-France prueba además un híbrido con inteligencia artificial, en el que las grandes escalas de ARPEGE se ajustan hacia las del AIFS del ECMWF mientras ARPEGE conserva sus propias escalas finas.

Una malla espectral estirada

ARPEGE resuelve las ecuaciones primitivas hidrostáticas con el mismo método espectral que el IFS: los campos se representan a la vez como ondas sobre la esfera y como valores en una malla gaussiana reducida, donde se calcula la física. La integración temporal es semilagrangiana y semiimplícita con dos niveles de tiempo: el modelo sigue a las parcelas de aire hacia atrás a lo largo de su trayectoria, lo que permite pasos largos (360 s en 2017). En la vertical usa una coordenada híbrida que sigue el suelo cerca de la superficie y pasa a ser de presión más arriba, discretizada por elementos finitos en 105 niveles, de 10 m sobre el suelo a 0,1 hPa.

Su seña de identidad es la malla estirada. Una transformación debida a Schmidt desplaza el polo de la malla de cálculo al centro de Francia, cerca de 46,5°N 2,6°E, y atrae hacia él los puntos de malla: con un truncamiento nominal T y un factor de estiramiento C, el modelo tiene la resolución local de un truncamiento T×C sobre Francia y de T/C en las antípodas. Con TL1798 y C = 2,2, eso da unos 5 km sobre Francia y unos 25 km cerca de Nueva Zelanda, con una variación suave entre ambos. El golfo de Vizcaya, la Mancha y el Mediterráneo occidental se ven con una malla cercana a la más fina; el Caribe o el océano Índico, con mucha menos resolución.

ARPEGE tiene su propia física, pensada para la previsión a corto plazo y distinta de la del ECMWF. Según su descripción de 2017, la turbulencia usa un esquema que lleva la energía cinética turbulenta como variable; la convección somera, un esquema de flujo de masa; la convección profunda, un esquema de flujo de masa derivado del de Bougeault (1985); las nubes y la precipitación, una microfísica pronóstica, y la radiación infrarroja, el esquema RRTM. La superficie la gestiona SURFEX, que divide cada celda en suelo y vegetación, mar y hielo marino, lagos y ciudades; estos esquemas han evolucionado desde entonces.

A 5 km, ARPEGE ve sobre Francia y sus costas los principales efectos del relieve: el mistral y la tramontana canalizados por el valle del Ródano y el paso entre los Pirineos y el Macizo Central, la desviación del viento por los grandes cabos, una brisa marina bien formada en sus líneas generales. No resuelve la convección, que un esquema representa en promedio, así que una línea de turbonada o el frente de racha de una tormenta solo se sitúan en el espacio y en el tiempo de forma aproximada. Lejos de Francia, la malla más gruesa trata los efectos costeros como cualquier modelo global.

De las observaciones a una pasada

ARPEGE asimila una amplia gama de observaciones: estaciones terrestres, barcos y boyas, radiosondeos y sondas lanzadas desde avión, informes de aviones, vientos deducidos del movimiento de las nubes por satélites geoestacionarios, vientos sobre el mar medidos por dispersómetros, sondeadores de microondas e infrarrojos como IASI y CrIS, y señales GPS. Los nuevos instrumentos se incorporan a medida que llegan: los sondeadores de Metop-C y NOAA-20 en octubre de 2019 y, desde junio de 2020, los perfiles de viento del satélite lidar Aeolus durante su misión.

El análisis es un 4D-Var en un ciclo de 6 horas: la diferencia entre las observaciones y la previsión anterior se calcula a resolución completa, pero las correcciones se calculan en mallas más bastas y sin estirar en dos bucles sucesivos (TL224 y luego TL499 en 2021), suponiendo que las escalas pequeñas siguen a las grandes escalas corregidas. Un conjunto de 50 asimilaciones 4D-Var de menor resolución aporta las estadísticas de error del día. En 2017 la temperatura de la superficie del mar se analizaba a partir de informes de barcos y boyas y de los análisis del NCEP y de OSTIA.

Cuatro pasadas al día parten de las 00, 06, 12 y 18 UTC y alcanzan entre 102 y 114 horas (en 2026). Se ejecutan en Toulouse en los dos superordenadores de Météo-France, Belenos y Taranis, máquinas Atos BullSequana XH2000 en servicio desde 2021; el contrato con Atos, hoy Eviden, dura hasta 2028 y su sucesor está en licitación. En su prueba de referencia de 2025 para esa próxima máquina, Météo-France exige una previsión de ARPEGE a 102 horas en 30 minutos.

Tras la pasada, los campos de la malla estirada se interpolan en mallas regulares de latitud-longitud: una malla global de 0,25° y una malla de 0,1° sobre Europa y el Atlántico Norte. Météo-France los publica como datos abiertos bajo la Licence Ouverte, la licencia abierta del Gobierno francés, que permite la reutilización citando la fuente.

Leer ARPEGE en el mar

ARPEGE es ante todo un modelo para Francia y sus vecinos. En la costa atlántica, en la Mancha y en el Mediterráneo occidental, su malla de 5 km ve el refuerzo del mistral y la tramontana, el paso de los frentes y el giro del viento alrededor de los principales cabos con más detalle que un modelo global de malla uniforme. Para una travesía de dos a cuatro días en estas aguas es una referencia sólida, y AROME, que toma de él sus condiciones de contorno, añade el detalle de la costa durante los dos primeros días.

Su horizonte es corto, unos cuatro días, frente a 15 del ECMWF o 16 del GFS, así que no dice nada sobre el final de una travesía oceánica. Lejos de Francia, en el Caribe, el océano Índico o el Pacífico, su malla no es más fina que la de los demás modelos globales, y los ciclones tropicales se tratan a esa resolución con un esquema de convección: allí, dé preferencia a los modelos regionales y a los avisos oficiales.

Como todo modelo hidrostático con convección parametrizada, ARPEGE no resuelve las turbonadas ni las rachas bajo los cumulonimbos: un cielo inestable puede traer mucho más que el viento a 10 m que muestra. Compare su ruta con AROME cerca de la costa y con ECMWF, ICON-EU y GFS mar adentro; cuando ARPEGE y ECMWF coinciden en el momento de paso de un frente, la confianza es mayor.

En Saily WR

Saily WR usa ARPEGE dos veces, a través de sus dos productos abiertos: el producto global en su malla de 0,25°, que cubre todo el planeta, y el producto Europa en su malla de 0,1°, que cubre de 20 a 72°N y de 32°W a 42°E. De cada uno, la aplicación toma el viento a 10 m, en sus componentes este-oeste y norte-sur, de las cuatro pasadas diarias, descargadas en cuanto se publican.

El producto global llega cada hora de H+1 a H+48 y luego cada 3 horas hasta H+102; el producto Europa, cada hora de H0 a H+102. La pasada de las 12 UTC llega, en ambos, hasta H+114. Se calcula una ruta para cada modelo cuya zona cubre a la vez la salida y la llegada, así que dentro del dominio Europa obtiene dos rutas de ARPEGE una al lado de la otra, del mismo modelo, que se diferencian por su malla y sus pasos de tiempo.

El barco navega, con su polar, en este viento interpolado en el espacio y en el tiempo, con una corriente SMOC o RTOFS si la elige, mantenido lejos de tierra por la línea de costa de OpenStreetMap y, si lo pide, por una profundidad mínima. La página Datos muestra en directo en qué pasada está cada producto ARPEGE, su horizonte y su cobertura.