AROME

Un modèle d'orages pour la France, puis pour les tropiques

Au début des années 2000, les modèles opérationnels de Météo-France devinaient encore les orages plutôt qu'ils ne les calculaient : avec des mailles d'une dizaine de kilomètres, un cumulonimbus était bien plus petit qu'une maille et devait être représenté par une paramétrisation, une recette qui en estime l'effet moyen. Le projet AROME, mené de 2003 à 2008, visait un modèle assez fin pour calculer lui-même ces nuages, afin de prévoir orages, fortes pluies, brouillard et vents liés au relief. Son nom signifie « Application de la Recherche à l'Opérationnel à Méso-Échelle ».

Plutôt que de partir de zéro, le projet a assemblé deux briques existantes. Le cœur dynamique, la partie qui résout les équations du mouvement de l'air, vient d'ALADIN-NH, la version non hydrostatique du modèle à aire limitée que Météo-France partage avec le consortium ALADIN de services météorologiques européens et nord-africains. La physique, qui gère nuages, turbulence et rayonnement, vient de Méso-NH, modèle de recherche de la communauté française des sciences de l'atmosphère (CNRM et laboratoires du CNRS). La surface vient de SURFEX, la plateforme de surface terre et mer issue des mêmes travaux. AROME-France est devenu opérationnel en décembre 2008, après environ six ans de développement et de validation.

Les premières versions tournaient à 2,5 km, avec une nouvelle analyse toutes les trois heures ; juste avant 2015, le modèle comptait 60 niveaux. En avril 2015, deux grandes étapes sont arrivées ensemble : la maille est passée à 1,3 km et à 90 niveaux, et le cycle d'analyse de trois heures à une heure. La même année est entré en service AROME-PI, une version de prévision immédiate relancée chaque heure, et une version d'ensemble, PE-AROME, est devenue opérationnelle en décembre 2016. En octobre 2024, l'analyse horaire est passée à un schéma fondé sur un ensemble, le 3DEnVar, et en mars 2026 Météo-France a annoncé une nouvelle chaîne de prévision qui triple les observations entrant dans le modèle sur la France, de 1,4 à 4,2 millions par jour, et porte l'ensemble de 76 à 108 scénarios par jour.

Les outre-mer ont suivi. Jusqu'au milieu des années 2010, ils s'appuyaient sur les modèles globaux et, pour La Réunion, les Antilles et la Guyane, sur des versions à 8 km du modèle hydrostatique ALADIN ; en février 2016, Météo-France a mis en service AROME-OM (AROME Outre-Mer), cinq domaines à 2,5 km sur les Antilles, la Guyane, le sud-ouest de l'océan Indien, la Nouvelle-Calédonie et la Polynésie française. Les cyclones tropicaux en étaient un moteur : le centre de Météo-France à La Réunion est, depuis 1993, le Centre météorologique régional spécialisé de l'Organisation météorologique mondiale pour les cyclones tropicaux du sud-ouest de l'océan Indien. Une couche de mélange océanique couplée a été ajoutée en décembre 2017, l'échéance a été portée à 78 heures en alerte cyclonique vers 2018-2019, un ensemble AROME-OM expérimental tourne depuis 2020, et le domaine océan Indien a été étendu d'environ 20 % vers le nord en 2026 pour mieux suivre les cyclones menaçant Mayotte.

La science : calculer les nuages au lieu de les deviner

AROME résout les équations complètes, compressibles et non hydrostatiques de l'atmosphère. « Non hydrostatique » signifie que les accélérations verticales sont calculées au lieu d'être supposées négligeables : les modèles globaux comme ARPEGE supposent qu'en chaque point le poids de l'air équilibre la pression, ce qui vaut pour les grands systèmes météorologiques mais plus dans l'ascendance d'un orage ou une onde de relief. En plus du vent, de la température, de l'humidité et de la pression de surface, le modèle porte la vitesse verticale, un écart de pression non hydrostatique, l'énergie cinétique turbulente et cinq formes d'eau : gouttelettes de nuage, cristaux de glace, pluie, neige et graupel (neige roulée).

Comme ARPEGE et l'IFS du CEPMMT, dont il partage le code, AROME est un modèle spectral : les champs y sont représentés par des sommes d'ondes, ce qui permet de calculer très précisément les dérivées horizontales. L'avance dans le temps est semi-lagrangienne et semi-implicite, une combinaison qui suit les parcelles d'air le long de leur trajectoire et traite implicitement les ondes les plus rapides, si bien que le modèle peut avancer par pas d'environ 50 s à 1,3 km sans devenir instable. Sur la France, la grille est une projection conique conforme de Lambert à maille de 1,3 km, outre-mer une maille de 2,5 km. Les 90 niveaux suivent le relief près du sol et la pression en altitude (coordonnée hybride) ; ils sont resserrés dans les basses couches, le premier à environ 5 m de la surface, et le sommet est à 10 hPa.

La physique vient de Méso-NH. La convection profonde n'est pas paramétrée du tout : les orages se développent sur la grille, leurs nuages et précipitations gérés par le schéma microphysique ICE3, qui suit les cinq espèces d'eau et les processus qui les relient. La turbulence de la couche limite est calculée par un schéma qui prévoit l'énergie cinétique turbulente, et la convection peu profonde, non précipitante, comme les cumulus de beau temps, par un schéma en flux de masse. En 2017, le rayonnement utilisait le schéma RRTM dans l'infrarouge et celui de Fouquart-Morcrette dans le spectre solaire. Le sol et la mer sont traités par SURFEX, qui découpe chaque maille en sol et végétation, mer, lacs et villes, avec un relief tiré de la base mondiale d'altitude GMTED.

Une grille ne calcule rien de plus petit que quelques-unes de ses mailles : à 1,3 km, AROME dessine bien un front de brise, l'accélération d'un cap ou une ligne de grains, mais pas la rafale isolée sous un nuage ni le thermique au-dessus d'une plage. Et comme les orages y sont calculés et non moyennés, leur lieu et leur heure exacts dépendent de petits détails de l'état de départ : AROME dit où et quand des cellules peuvent se former plus qu'exactement quelle baie une cellule donnée touchera. Outre-mer, la surface de la mer sous le modèle n'est pas figée : une couche de mélange océanique à une dimension laisse l'eau se refroidir quand un cyclone la brasse, ce qui change l'énergie que reçoit la tempête.

Comment un run est calculé

Sur la France, AROME part pour chaque prévision de sa propre analyse, meilleure estimation de l'atmosphère du moment à 1,3 km. Il ingère tout ce qu'utilise le modèle global ARPEGE, stations au sol, navires, bouées, radiosondages, avions, radiances satellitaires et signaux GNSS, plus des observations propres aux fines échelles : les réflectivités des radars météorologiques, converties en profils d'humidité, les vents radiaux Doppler des radars d'Europe, et des données de surface et d'avions plus denses. Depuis l'évolution de 2026, environ 4,2 millions d'observations entrent chaque jour dans le modèle.

L'analyse est renouvelée chaque heure. Depuis octobre 2024, elle utilise un schéma 3DEnVar : une analyse variationnelle, qui cherche l'état de l'atmosphère le plus proche à la fois de la prévision à une heure précédente et des nouvelles observations, pondérées par leurs erreurs attendues, où la forme des erreurs de prévision est tirée d'un ensemble de 50 assimilations parallèles calculées à 3,2 km toutes les trois heures. Les corrections suivent ainsi le temps du jour, étirées le long d'un front ou concentrées autour d'un orage, au lieu des formes moyennes figées du 3D-Var utilisé de 2008 à 2024. Dans l'évaluation publiée, le nouveau schéma bat nettement le 3D-Var sur les tempêtes d'hiver, le brouillard et les épisodes de fortes pluies.

Les prévisions longues sont lancées huit fois par jour, toutes les trois heures. Aux bords de son domaine, AROME prend ses conditions aux limites dans le dernier run d'ARPEGE, dont la grille globale étirée atteint 5 km sur la France, et chaque prévision est rappelée pendant sa première heure vers l'analyse horaire suivante (mise à jour incrémentale de l'analyse) pour intégrer les observations les plus fraîches. Les runs sont calculés à Toulouse sur Belenos et Taranis, deux supercalculateurs Atos BullSequana XH2000 en service depuis 2021, d'une puissance crête de 10,74 pétaflops chacun ; Météo-France a lancé l'achat de leurs successeurs.

AROME-OM fonctionne autrement : il n'a pas d'assimilation propre, car les tropiques manquent d'observations denses, comme les radars, pour en nourrir une. Chaque run part de l'analyse de l'IFS global du CEPMMT, mélangée à la prévision à six heures précédente d'AROME-OM pour ne pas perdre les structures fines propres au modèle, et prend les conditions aux limites de l'IFS toutes les heures ; ARPEGE fournit l'état de surface et le modèle océanique global de Mercator Ocean l'état initial de la couche de mélange océanique. Les cinq domaines tournent quatre fois par jour, à 00, 06, 12 et 18 UTC, jusqu'à 48 heures, et jusqu'à 78 heures à la demande en alerte cyclonique. Selon les chercheurs de Météo-France, cette adaptation dynamique de l'IFS donne de meilleurs résultats sous les tropiques qu'une assimilation 3D-Var.

Depuis le 1er janvier 2024, toutes les données publiques de Météo-France sont gratuites. Les champs d'AROME sont publiés sur des grilles latitude-longitude régulières, à 0,01° sur la France et à 0,025° sur la France et l'outre-mer, au format GRIB2, sur le portail meteo.data.gouv.fr et par l'API publique de Météo-France, sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab), qui autorise la réutilisation en citant la source.

En mer : la côte en détail, à deux jours

La force d'AROME, c'est le vent que fabriquent la côte et le relief. À 1,3 km, il voit les caps, les baies et les vallées : il dessine l'établissement et la rotation de la brise de mer le long d'une côte, l'accélération au large du cap Corse ou dans les bouches de Bonifacio, le mistral et la tramontane canalisés par la vallée du Rhône et le seuil entre Pyrénées et Massif central, le calme sous le vent d'une île. Ce sont justement les détails qu'un modèle global de 10 à 25 km lisse, et ils décident souvent d'un passage côtier.

Parce qu'il calcule explicitement les orages, AROME est le modèle à regarder quand grains et orages menacent, en automne méditerranéen ou par un après-midi d'été sur les terres. Il montre où des cellules peuvent naître, leurs fronts de rafales et les bascules de vent qu'elles amènent, mais la cellule exacte reste incertaine : un orage dans AROME se lit comme un risque sur une zone et une fenêtre horaire, pas comme un rendez-vous, et l'ensemble PE-AROME ou le radar le confirment quand l'enjeu le demande. Le vent utilisé par l'application est le vent moyen à 10 m, pas les rafales, qui sous un grain peuvent être bien plus fortes.

Ses limites sont l'échéance et l'échelle. AROME ne voit qu'à environ deux jours, et les grands systèmes, dépression, front, dorsale, entrent par ses bords depuis ARPEGE ou l'IFS : quand un front arrive trop tôt ou trop tard dans le modèle global, il arrive aussi trop tôt ou trop tard dans AROME. Loin des côtes, au large, il apporte peu à un bon modèle global. Une lecture utile consiste à prendre le calendrier des grands systèmes dans les modèles globaux et leurs ensembles, et la forme locale du vent près de la côte dans AROME ; quand AROME et les globaux divergent près de la côte, AROME est en général plus proche de ce que fait le relief.

Outre-mer, AROME-OM dessine l'alizé autour des îles : les accélérations le long des côtes et entre les îles, le calme et les renverses sous le vent des îles hautes, les averses de l'après-midi sur les terres. Les vérifications de Météo-France sur 2018-2019 ont trouvé son vent à 10 m plus proche des observations que celui de l'IFS du CEPMMT sur les cinq domaines, et ses fortes pluies mieux détectées. Dans un cyclone tropical, il part toutefois de l'analyse de la tempête par l'IFS, sans observations propres : sa trajectoire et son intensité sont une prévision à comparer, jamais un substitut aux avis officiels des centres cycloniques régionaux.

Dans Saily WR

L'application lit AROME par l'API publique de Météo-France et ne garde que le vent à 10 m, sous forme de ses deux composantes (vers l'est et vers le nord). Sur la France, elle prend la grille à 0,01°, environ 1,3 km, entre 37,5° N et 55,4° N et entre 12° O et 16° E, qui couvre la France et ses voisins ; elle télécharge les huit runs du jour, à 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 et 21 UTC, au pas horaire de H+1 à H+51. Pour les cinq domaines d'outre-mer, elle prend la grille à 0,025°, environ 2,5 km, quatre runs par jour à 00, 06, 12 et 18 UTC, au pas horaire de H0 à H+48.

Chaque domaine AROME compte comme un modèle. Quand le départ et l'arrivée d'une route sont tous deux dans un domaine, l'application calcule une route par isochrones avec la polaire du bateau, menée dans le vent de ce domaine, interpolé dans l'espace entre les points de grille et dans le temps entre les heures, et l'affiche à côté des routes des autres modèles qui couvrent le même plan d'eau. Avec son horizon de deux jours, AROME est le modèle des sorties à la journée et des passages côtiers, celui à comparer aux modèles globaux quand la route longe une côte ou se faufile entre des îles.

Un serveur récupère chaque nouveau run dès que Météo-France le publie, et la page Données montre en direct sur quel run est chaque domaine AROME, jusqu'où il va et la zone qu'il couvre. Le courant (SMOC, RTOFS ou aucun) et l'évitement des terres, avec le trait de côte OpenStreetMap et une profondeur minimale facultative, s'appliquent à la route AROME comme à celle de tout autre modèle.