ARPEGE

Un modèle global avec un zoom sur la France

En 1987, Philippe Courtier et Mats Hamrud ont commencé à écrire, à l'ECMWF, le code d'un nouveau modèle global partagé par l'ECMWF et Météo-France ; la réunion de lancement du projet commun s'est tenue en octobre 1988. L'ECMWF appelle le résultat IFS, Météo-France l'appelle ARPEGE, pour Action de Recherche Petite Échelle Grande Échelle. Le moteur principal était l'assimilation variationnelle, qui exige un modèle écrit avec ses versions linéaire tangente et adjointe, et Météo-France voulait deux choses de plus : un code spectral semi-lagrangien, et une grille globale que l'on puisse étirer sur la France.

ARPEGE a remplacé le précédent modèle spectral global de Météo-France, EMERAUDE, en septembre 1992, à la même résolution T79 et sans étirement. En octobre 1993, la version étirée est devenue opérationnelle, avec un facteur d'étirement de 3,5, et a aussi remplacé PERIDOT, le modèle à aire limitée qui couvrait la France : dès lors, un seul modèle global faisait les deux métiers. Il est devenu semi-lagrangien en octobre 1995 et est passé au 4D-Var en juin 2000, après l'ECMWF en 1997 ; ce furent les deux seuls 4D-Var opérationnels avant la fin du XX^e siècle.

La résolution a monté avec chaque supercalculateur : TL358 avec un étirement ramené à 2,4 en 2003, puis en 2015 TL1198 étiré de 2,2 sur 105 niveaux, 7,5 km sur la France et 36 km dans le Pacifique sud-ouest, et depuis juillet 2019 TL1798, environ 5 km sur la France. Le cycle 46t1 est entré en service en juin 2022, et en novembre 2024 Météo-France a déployé une nouvelle version de toute sa chaîne de prévision. Le code continue d'évoluer avec l'ECMWF et le consortium ACCORD de services météorologiques européens, et le code commun IFS/ARPEGE a atteint un « cycle 50 » en 2025.

ARPEGE remplit plusieurs rôles à Météo-France : la prévision à courte échéance sur la France et l'Europe jusqu'à environ quatre jours, la vue globale pour les outre-mer et le grand large, les conditions aux limites du modèle à maille fine AROME sur la France et, lancé en ensemble, la PEARP. En 2025 et 2026, Météo-France teste aussi un hybride avec l'intelligence artificielle, où les grandes échelles d'ARPEGE sont rappelées vers celles de l'AIFS de l'ECMWF tandis qu'ARPEGE garde ses propres fines échelles.

Une grille spectrale étirée

ARPEGE résout les équations primitives hydrostatiques avec la même méthode spectrale que l'IFS : les champs sont portés à la fois en ondes sur la sphère et en valeurs sur une grille de Gauss réduite, où se calcule la physique. L'avance dans le temps est semi-lagrangienne et semi-implicite à deux niveaux temporels : le modèle remonte la trajectoire des particules d'air, ce qui permet de longs pas (360 s en 2017). Sur la verticale, il emploie une coordonnée hybride qui suit le relief près du sol et devient pression en altitude, discrétisée en éléments finis sur 105 niveaux, de 10 m au-dessus du sol à 0,1 hPa.

Sa signature est la grille étirée. Une transformation due à Schmidt déplace le pôle de la grille de calcul au centre de la France, vers 46,5° N 2,6° E, et y resserre les points : avec une troncature nominale T et un facteur d'étirement C, le modèle a la résolution locale d'une troncature T×C sur la France et T/C aux antipodes. Avec TL1798 et C = 2,2, cela donne environ 5 km sur la France et environ 25 km près de la Nouvelle-Zélande, avec une variation progressive entre les deux. Le golfe de Gascogne, la Manche et la Méditerranée occidentale sont vus près de la maille la plus fine, les Antilles ou l'océan Indien bien plus grossièrement.

ARPEGE a sa propre physique, conçue pour la courte échéance, distincte de celle de l'ECMWF. Telle que décrite en 2017, la turbulence utilise un schéma qui porte l'énergie cinétique turbulente comme variable, la convection peu profonde un schéma en flux de masse, la convection profonde un schéma en flux de masse issu de celui de Bougeault (1985), les nuages et précipitations une microphysique pronostique, et le rayonnement infrarouge le schéma RRTM. La surface est gérée par SURFEX, qui découpe chaque maille en sol et végétation, mer et glace de mer, lacs et villes ; ces schémas ont évolué depuis.

À 5 km, ARPEGE voit sur la France et ses côtes les principaux effets du relief : le mistral et la tramontane canalisés par la vallée du Rhône et le seuil entre Pyrénées et Massif central, la déviation du vent par les grands caps, une brise de mer bien établie dans ses grandes lignes. Il ne résout pas la convection, qu'un schéma représente en moyenne, si bien qu'une ligne de grains ou le front de rafales d'un orage n'est placé et daté qu'approximativement. Loin de la France, la maille plus lâche traite les effets côtiers comme n'importe quel modèle global.

Des observations au run

ARPEGE assimile un large éventail d'observations : stations terrestres, navires et bouées, radiosondages et sondes larguées, messages d'avions, vents déduits du déplacement des nuages par les satellites géostationnaires, vents sur mer des diffusiomètres, sondeurs micro-ondes et infrarouges comme IASI et CrIS, et signaux GPS. Les nouveaux instruments entrent à mesure qu'ils arrivent : sondeurs de Metop-C et NOAA-20 en octobre 2019, et à partir de juin 2020 les profils de vent du satellite lidar Aeolus pendant sa mission.

L'analyse est un 4D-Var sur un cycle de 6 heures : l'écart entre les observations et la prévision précédente est calculé à pleine résolution, mais les corrections le sont sur des grilles moins fines et non étirées, en deux boucles successives (TL224 puis TL499 en 2021), en supposant que les petites échelles suivent les grandes échelles corrigées. Un ensemble de 50 assimilations 4D-Var à plus basse résolution fournit les statistiques d'erreur du jour. En 2017, la température de surface de la mer était analysée à partir des messages de navires et de bouées et des analyses du NCEP et d'OSTIA.

Quatre runs par jour partent de 00, 06, 12 et 18 UTC et atteignent entre 102 et 114 heures (en 2026). Ils tournent à Toulouse sur les deux supercalculateurs de Météo-France, Belenos et Taranis, des Atos BullSequana XH2000 en service depuis 2021 ; le contrat avec Atos, devenu Eviden, court jusqu'en 2028 et leur successeur est en cours d'acquisition. Dans son banc d'essai de 2025 pour cette future machine, Météo-France demande une prévision ARPEGE de 102 heures en 30 minutes.

Après le run, les champs de la grille étirée sont interpolés sur des grilles régulières en latitude et longitude : une grille globale de 0,25° et une grille de 0,1° sur l'Europe et l'Atlantique Nord. Météo-France les publie en données ouvertes sous Licence Ouverte, la licence ouverte de l'État français, qui autorise la réutilisation avec mention de la source.

Lire ARPEGE en mer

ARPEGE est d'abord un modèle pour la France et ses voisins. Sur la façade atlantique, en Manche et en Méditerranée occidentale, sa maille de 5 km voit le renforcement du mistral et de la tramontane, le passage des fronts et la rotation du vent autour des grands caps plus finement qu'un modèle global à grille uniforme. Pour une navigation de deux à quatre jours dans ces eaux, c'est une référence solide, et AROME, qui prend ses conditions aux limites chez lui, ajoute le détail de la côte sur les deux premiers jours.

Son échéance est courte, environ quatre jours, contre 15 pour l'ECMWF ou 16 pour GFS, si bien qu'il ne dit rien de la fin d'une traversée océanique. Loin de la France, aux Antilles, dans l'océan Indien ou le Pacifique, sa maille n'est pas plus fine que celle des autres modèles globaux, et les cyclones tropicaux y sont traités à cette résolution avec un schéma de convection : là, préférez les modèles régionaux et les bulletins officiels.

Comme tout modèle hydrostatique à convection paramétrée, ARPEGE ne résout ni les grains ni les rafales sous cumulonimbus : un ciel instable peut apporter bien plus que le vent à 10 m qu'il affiche. Comparez sa route à celle d'AROME près de la côte et à celles de l'ECMWF, d'ICON-EU et de GFS au large ; quand ARPEGE et l'ECMWF s'accordent sur l'heure d'un front, la confiance est plus grande.

Dans Saily WR

Saily WR utilise ARPEGE deux fois, par ses deux produits ouverts : le produit global sur sa grille de 0,25°, qui couvre toute la planète, et le produit Europe sur sa grille de 0,1°, qui couvre de 20 à 72° N et de 32° O à 42° E. De chacun, l'application prend le vent à 10 m, en composantes est-ouest et nord-sud, des quatre runs quotidiens, téléchargés dès leur publication.

Le produit global arrive au pas horaire de H+1 à H+48, puis toutes les 3 heures jusqu'à H+102 ; le produit Europe au pas horaire de H0 à H+102. Le run de 12 UTC va, sur les deux, jusqu'à H+114. Une route est calculée pour chaque modèle dont la zone couvre à la fois le départ et l'arrivée, si bien que dans le domaine Europe vous obtenez deux routes ARPEGE côte à côte, issues du même modèle, qui diffèrent par leur grille et leurs pas de temps.

Le bateau navigue, avec sa polaire, dans ce vent interpolé dans l'espace et dans le temps, avec un courant SMOC ou RTOFS si vous en choisissez un, tenu à l'écart de la terre par le trait de côte OpenStreetMap et, si vous le demandez, par une profondeur minimale. La page Données montre en direct le run de chaque produit ARPEGE, son horizon et sa couverture.