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INNOVATION
& TECHNOLOGIE
Figure 3 : vue d’une tranche du nouveau super calculateur Bull – Atos Sequana en cours d’installation - © Météo-France
UN NOUVEAU SUPER-CALCULATEUR À MÉTÉO-FRANCE :
POUR QUELS PROGRÈS ?
Serge TABOULOT, chef du Centre météorologique des Alpes du Nord
avec le concours d’Alain BEURAUD, chef du projet Calcul intensif 2020 à la Direction des systèmes d’information de
Météo-France.
La vigilance météo date des dépend fortement de la capacité les interactions de l’atmosphère
tempêtes de Noël 1999. Le de calcul. En effet, les modèles avec les océans et les sols, sans
changement climatique et son météorologiques, simulations oublier la banquise et le manteau
adaptation sont au centre de numériques de l’atmosphère, sont neigeux (la cryosphère). Enfin,
tous les débats. Dans le quart basés sur des équations complexes grâce à ce savoir-faire en modèles
sud-est de la France, le bilan d’évolution des paramètres d’état météo, la France est un contributeur
2019 est hors normes : double : pression, température, humidité, majeur dans les domaines
canicule, sécheresse inédite, vent, ... La performance des modèles scientifiques des projections
inondations dramatiques. est essentiellement liée à la finesse climatiques et de la recherche
Météo-France se dote en 2020 de leur résolution, autrement dit la en physique atmosphérique ;
d’un nouveau supercalculateur : taille du « pixel atmosphérique », ces activités sont encore plus
quels progrès attendre de appelé aussi la « maille » du modèle. consommatrices de puissance de
cet investissement pour ces Actuellement, dans le modèle calcul que la météo opérationnelle.
préoccupations de sécurité civile ? AROME, le plus fin opéré par Météo-
L’évolution de la puissance de
France en métropole, la taille de
EN METEOROLOGIE, LA calcul disponible au niveau de
cette maille est d’environ 1,3 km,
COURSE A LA PUISSANCE DE Météo-France (figure 1) illustre
une distance bien plus importante
CALCUL EST PERMANENTE bien cette course perpétuelle à
que le fond d’une vallée alpine…
la puissance informatique.
Dans le domaine particulier des La gourmandise des modèles
supercalculateurs, on ne parle que de atmosphériques en calcul ne se limite
UN SUPER CALCULATEUR
FLOPS… c’est l’unité de performance pas à la finesse de cette maille. Il
DISPONIBLE À L’AUTOMNE 2020
de calcul des processeurs faut en effet simuler l’atmosphère
informatiques, équivalente à un terrestre en trois dimensions et Météo-France n’est pas isolée
nombre d’opérations réalisables en multiplier les calculs pour allonger dans cette course à la puissance
une seconde. Dans les années 1990, l’échéance et améliorer la fiabilité informatique. La figure 2, benchmark1
la référence était le gigaFLOPS (109 des prévisions. Les techniques international qui date de 2018,
soit des milliers de millions) ; en actuelles, qualifiées de prévisions démontrait une forme de décrochage
2020, il faut compter en petaFLOPS d’ensemble, consistent à multiplier des moyens informatiques en France
(1015), donc au moins un million les simulations : en bref, faire de par rapport aux services météo
de fois plus qu’il y a trente ans. multiples prévisions au lieu d’une étrangers, en particuliers américains,
seule ! Les météorologistes ont aussi anglais et japonais. La nécessité
Le domaine de la météorologie besoin d’intégrer dans leurs modèles d’un nouvel investissement a par
1 Test de performance
RISQUES-INFOS #40 - 04/2020 - INSTITUT DES RISQUES MAJEURS P. 25
le portail DRIAS – Les futurs du
INNOVATION climat : http://www.drias-climat.fr/
Poursuivons par ce qui touche
& TECHNOLOGIE directement aux risques
naturels liés aux épisodes
météorologiques extrêmes.
La réponse actuelle du service public
français passe essentiellement
par la vigilance météorologique.
Ces avertissements ont été conçus
par Météo-France depuis 2001, en
réponse au retour d’expérience
des tempêtes de Noël 1999 : en
France métropolitaine, notre culture
du risque météorologique était
encore embryonnaire. La figure
4 présente les grandes étapes de
l’évolution des systèmes français
d’alerte et de vigilance. La vigilance
française a d’ailleurs fait école, en
donnant naissance à une vigilance
météo européenne intégrant
désormais trente pays, à retrouver
via http://www.meteoalarm.eu
Cette vigilance météo va encore faire
des progrès, en bonne partie grâce
à l’augmentation des capacités de
calcul disponibles. Par exemple, les
départements de montagne peuvent
Figure 1 : évolution de la puissance de calcul à Météo-France depuis 1990, incluant
la future étape de 2020 avec les machines Bull Sequana ATOS - © Météo France vraiment espérer une amélioration
sensible de la qualité des prévisions
ailleurs été portée par une étude Question calendrier, les travaux grâce à la mise en œuvre d’une
socio-économique indépendante d’infrastructure sont presque production ensembliste : plusieurs
du cabinet d’études économiques terminés début 2020 ; au-delà dizaines de simulation seront faites
Citizen, lorsque l’État envisageait de l’installation progressive des pour le lendemain, afin de couvrir
de porter ce projet dans le cadre machines (voir figure 3), les étapes l’ensemble des incertitudes (données
des investissements d’avenir suivantes sont très techniques avec d’entrées imprécises, simplification
pour la recherche. Cette étude, les opérations de « portage », qui des équations, ...). Cette évolution
aux conclusions confirmées par consistent à faire fonctionner sur va permettre de mieux localiser les
l’organisme public France Stratégie, les nouveaux systèmes tout ce qui zones à fort risque météorologique.
a démontré une rentabilité était opérationnel sur les anciens. Ponctuellement (risque d’évènement
incontestable de l’investissement : La bascule en opérationnelle est météo sévère sur la région
de l’ordre de 12 euros rapportés à la programmée pour septembre 2020. concernée), la résolution du modèle
société pour 1 euro investi par l’État. pourra être amenée à 500 mètres
QUELS PROGRES ATTENDRE DE CES environ : l’enjeu est une météo plus
Les sociétés qui proposent de NOUVEAUX MOYENS DE CALCUL ?
tels équipements, comme ATOS, fiable et réaliste de phénomènes
finalement retenue par Météo- Commençons par la recherche et accentués par les reliefs : effet
France, commercialisent en fait un la modélisation du climat (Météo- et vents de foehn, persistance
service qui garantit la disponibilité France est un des principaux d’air froid en vallées encaissées,
d’une puissance de calcul et son contributeurs français au Groupe abaissement des limites pluie-
évolutivité. Au coût de ce service, international d’experts sur le climat neige par isothermies, évolution
il faut rajouter les investissements – GIEC) : ces domaines seront des phénomènes orageux, etc.
dans les locaux qui accueillent les premiers bénéficiaires d’une Avant la fin 2021, la vigilance
deux machines (à la Météopole de puissance multipliée par cinq. Il est météo va s’enrichir :
Toulouse ainsi qu’à l’Espace Clément bien délicat de prévoir ce que les
Ader, cogéré avec l’Université de chercheurs en feront. Mais dans ce - en s’affranchissant des limites
Toulouse). Deux implantations domaine on peut raisonnablement départementales qui n’ont guère
sont en effet indispensables, l’une espérer que ces moyens permettront de sens pour certains phénomènes
servant de secours à l’autre vu d’affiner les projections climatiques: (exemple en Isère, une vigilance peut
le côté opérationnel des services l’idée est de réduire les incertitudes être orange pour de fortes neiges
météo (l’explosion de l’usine AZF sur le climat du futur, avec des uniquement sur les Terres froides,
en 2001 n’est pas étrangère à cette pronostics géographiquement plus ou pour un risque d’avalanches
prise de conscience !). L’estimation fins. Ces changements climatiques très fort uniquement en Oisans) ;
du coût d’exploitation de ces étant inéluctables, il est désormais - avec un allongement de l’échéance
nouveaux super calculateurs est urgent d’agir pour que des domaines couverte par la vigilance, qui ne porte
de l’ordre de 15 millions d’euros très variés s’adaptent (urbanisme, actuellement que sur les prochaines
par an à partir de 2021. À titre architecture, agriculture, hydrologie, 24 heures, et qui va rapidement
de comparaison, par rapport aux industrie, transports …) ; avec un fort inclure aussi le lendemain via
sommes dépensées en 2018, cela besoin de données d’entrées fiables une double carte de vigilance ;
représente un surcoût d’environ du climat local projeté, affinant par
6 à 7 millions d’euros par an. exemple ce qui existe déjà dans - et la diffusion complémentaire de
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cartes de risques de phénomène
dangereux au-delà du surlendemain.
Il faut aussi souligner que la vigilance
est soumise à une évaluation
permanente : les cas mal prévus
sont classés soit en fausse alarme,
soit en non-détection. Ce sont
des indicateurs de performance
du dispositif. Pour 2018, le taux
de fausses alarmes était de 10 %,
celui de non-détection de 2 %.
Un nouveau saut qualitatif de ces
taux de réussite est espéré.
CONCLUSION
Météo-France multiplie par cinq ses
capacités de calcul informatique en
2020, pour rester dans la cour des
grands services météorologiques.
En matière de sécurité des
personnes et des biens, l’effet
de ces nouveaux moyens se fera
sentir dès 2021 via une version figure 2 : comparaison internationale des puissances de calcul
améliorée dans l’espace et le temps des services météorologiques - © Météo France
de la vigilance météorologique, par contre rester très vigilant sur météorologique français a baissé
une invention française du début les moyens humains associés de 30 % ces dix dernières années,
des années 2000 qui a fait école à l’expertise de ces modèles réduisant drastiquement la présence
dans nombre de pays étrangers. numériques plus fins et plus fiables. de Météo-France sur les territoires.
Ce nouveau super calculateur En matière de protection civile, une Cette évolution nous semble assez
va contribuer à la poursuite de prévision météo n’est excellente que inquiétante : quand on achète une
l’incroyable amélioration des si elle est bien traduite en termes de Ferrari, il faut aussi améliorer les
prévisions météorologiques depuis risques et de dangers. Le nombre qualités du pilote et de l’équipe
les années 1970. Mais il faudra de collaborateurs du service public technique en charge de son réglage !
Figure 4 : évolution des alertes et vigilances météorologiques et crues en France depuis la
création de l’établissement public Météo-France en 1993 - © Météo France
RISQUES-INFOS #40 - 04/2020 - INSTITUT DES RISQUES MAJEURS P. 27
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