Voici comment on peut prévoir la météo

Capacité presque surnaturelle que la plupart d’entre nous tient pour acquise: à un moment donné, presque partout dans le monde, nous pouvons connaître la météo de l’avenir. Tout est aménagé pour nous, souvent sur des cartes qui montrent le mouvement des conditions météorologiques : des triangles pour les fronts froids, des demi-cercles pour les fronts chauds, les anticyclones et autres perturbations. Comment avons-nous réussi à prédire l’avenir du temps ?

Bien que le premier comité dédié à la collecte et à la cartographie des données météorologiques, l’Institut Franklin de Philadelphie ait été formé en 1831, toutes les cartes n’étaient produites qu’une fois le temps avait eu lieu.

Prédire le temps est resté en grande partie basé sur la superstition, d’où le nombre de maximes en rimes : Noel au tison, Pâques au balcon, etc.
Au milieu des années 1840, le nouveau secrétaire de la Smithsonian Institution a exprimé sa frustration face au manque de progrès dans la météorologie.
Le nouveau programme du Smithsonian, dit – il, mettrait l’ accent sur  » la résolution du problème des tempêtes américaines » et cependant les tempêtes américaines demeuraient un problème.

Tout cela a changé à la fin des années 1800 et au début des années 1900, en grande partie grâce au travail d’un couple de géophysiciens norvégiens, Vilhelm et Jacob Bjerknes, père et fils.
Les Bjerknes ont dédié leur vie à comprendre le fonctionnement de notre atmosphère, et ce faisant a permis de produire les modèles météorologiques que nous connaissons aujourd’hui et qui sont encore basés sur leur travail, 100 ans plus tard.

Jacob Bjerknes et l’avenir des prévisions météo sont nés la même année. En 1897, le père de Jacob Vilhelm a établi un théorème qui décrit le mouvement d’un vortex dans un fluide de type non-homogène des masses d’air qui interagissent dans notre atmosphère.
Vilhelm était sûr que ses calculs pourraient être utilisés pour développer un système de prévision de la météo, dans toute sa complexité, quelques jours à l’avance.

 «Le but est de prédire l’état dynamique et physique de l’atmosphère à un moment futur, si à un moment antérieur donné, cette condition est bien connue. »

Lorsqu’il est appliqué aux mouvements de l’océan et l’atmosphère, Vilhelm voulait que son nouveau théorème permette d’obtenir des prévisions météorologiques en les traitant comme un problème de physique mathématique, comme un calcul de frottement ou de gravité. A l’époque, ce concept était révolutionnaire.

En 1913, Vilhelm devint directeur d’un institut géophysique créé à l’université allemande de Leipzig. L’un des étudiants, Vagn Walfrid Ekman, serait connu pour sa théorie éponyme décrivant comment le vent pousse la circulation des courants d’eau.
En 1915, le groupe comprenait également le fils de Vilhelm Jacob, que tout le monde appelait Jack.

En Juillet 1914, l’Autriche-Hongrie déclare la guerre à la Serbie. Allemagne rejoint la mêlée quelques jours plus tard, la Première Guerre mondiale est en mouvement.
Une grande partie des étudiants et du personnel allemand de l’institut ont été appelés en service, en laissant l’institut en sous-effectifs.
Les progrès récents dans le domaine en ont souffert.

Les premières cartes scientifiques quotidiennes affichant la météo du globe, émises par le Bureau de la météo des États-Unis, ont dû être suspendues seulement 7 mois après le début du programme, quand la guerre a interrompu les transmissions télégraphiques européennes.
Désabusé par les retards de développement sur les travaux météorologiques, il s’avère que pourtant, ce fut juste le début d’un enchevêtrement curieux entre l’armée et la guerre, avec le travail fait par Bjerknes, une intrication des deux domaines ont permis le développement de la météo finalement.

En 1916, Herbert Petzold, l’un des étudiants en doctorat de Vilhelm, a été tué à la bataille de Verdun.
Bien que Vilhelm avait seulement écrit un an plus tôt que son fils était « encore trop jeune pour se consacrer à ce travail, » Jack a repris les études de Petzold, qui a examiné le mouvement des « lignes de convergence», et les masses distinctes d’air dans l’atmosphère.
Peu de temps après, Jack a publié son premier article scientifique, décrivant que ces lignes de vent pouvaient couvrir des milliers de kilomètres de long et qu’ils avaient tendance à dériver vers l’est, créant un lien avec les nuages et les précipitations.

En 1917, les combats en Allemagne ont conduit Bjerknes à fuir vers leur terre natale. «Je suis maintenant de retour en Norvège, non pas seulement pour un voyage d’été, mais pour toujours, » écrit Vilhelm.
L’aîné Bjerknes est devenu professeur à l’Institut Geofysisk à Bergen en Norvège, où il a développé l’école d’analyse météorologique qui sera connu comme l’École de Bergen.

La côte norvégienne est devenu le laboratoire de l’école: par le biais de négociations avec le gouvernement, Vilhelm a augmenté le nombre de stations météorologiques.
Jack et deux autres étudiants sont devenus prévisionnistes.
Avec la guerre limitant sévèrement les ressources, l’hiver de 1916-1917 est devenu connu le Kohlrūbenwinter , ou l’hiver-navet. L’objectif de déterminer comment prédire le temps n’était plus seulement une quête scientifique, mais pratique, une urgence nécessaire d’aider la production de nourriture.

La pléthore de données météorologiques leur ont permis d’affiner leur théorie.
À l’automne de 1918, ils font une découverte: les lignes de météo étaient liées à des masses d’air cycloniques qui tournent autour d’une faible pression atmosphérique.
Ces observations sont publiées en 1919. Bien qu’il ne le sache pas encore, Jack avait identifié l’un des traits les plus caractéristiques des cartes météorologiques et des prévisions météorologiques.
Ces caractéristiques, aussi, se liaient à la guerre, à cause de leur ressemblance avec les lignes des armées. Jack Bjerknes avait découvert le « front ».

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L’École Bergen a continué à travailler sur les théories de Jack durant la Première Guerre mondiale. L’école utilisait l’analyse et les données mathématiques à partir de leurs stations météorologiques pour révolutionner leurs cartes météorologiques, y compris les différentes lignes de convergence qui seraient connus plus tard comme « fronts froids » et « fronts chauds ». Les fronts entrant en collision sont appelés occlusion.
Un autre membre de l’école de Bergen, Tor Bergeron, a proposé les symboles actuellement utilisés pour différents types de fronts mais il faudra plusieurs décennies avant que les symboles soient été adoptés comme norme.

À la fin de la guerre, l’École de Bergen avait développé des modèles structurels réalistes qui ont établis un ensemble de règles pour savoir comment les tempêtes se comporteraient : leur formation, leur déplacement, leur dispersion ou leur potentiel d’intensification.
Ce cycle de vie est intimement liée à la météo. Avec de telles règles, surnommé le « modèle frontal norvégien », l’école de Bergen a cherché à éliminer la subjectivité de la météorologie, pour la transformer en une science.

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Jack Bjerknes est devenu chef du Bureau Météo de prévision pour l’ouest de la Norvège de 1920 à 1931.
En 1926, Vilhelm prend un poste de professeur à l’Université d’Oslo, où il est resté jusqu’à sa retraite en 1932.
Il restera scientifiquement actif durant ses dernières années, jusqu’à sa mort en 1951.
Après avoir quitté le bureau de prévision météo, Jack a suivi les traces de son père, l’enseignement de la météorologie, au Musée de Bergen.

Les années 1920 ont été une période d’avancement passionnant dans la météorologie.
Le développement de la technologie radio a permis une transmission plus rapide et plus détaillée des informations météorologiques.
En 1922, 98 stations à travers 35 États américains diffusent des bulletins météorologiques, des prévisions et des avis.
Cette année a également vu le début d’un échange d’observations météorologiques entre la France et le US Weather Bureau, qui sera diffusé du haut de la Tour Eiffel vers d’autres services européens.
En 1924, des cartes de pression ont été émises chaque jour pour le pôle nord et une grande partie de l’hémisphère Nord.

Il ne fallut pas longtemps avant que la guerre rattrape le monde.
En Juillet 1939, Jack et sa famille, sa femme Hedvig Borthen et leurs deux enfants-sont partis pour une tournée de conférences aux États-Unis.
Il était censé être en voyage durant huit mois.
Mais en Avril 1940, l’Allemagne nazie envahit la Norvège.
Presque immédiatement, le service norvégien d’alerte météorologique a été contraint de suspendre ses travaux, et toutes les transmissions météorologiques. La visite de la famille Bjerknes en Amérique est devenu un séjour permanent.

Pour l’effort de guerre, l’expatrié (et bientôt citoyen) Bjerknes était une ressource précieuse.
Des informations météorologiques précises étaient nécessaires de toute urgence pour les troupes.
L’US Air Force a demandé à Jack de diriger une nouvelle école pour la formation des agents des forces aériennes.
Jack a choisi l’Université de Los Angeles pour son école.
Le Département de météorologie qu’il développa rapidement est devenu l’un des principaux centres mondiaux de la science atmosphérique, et reste à l’avant-garde aujourd’hui.

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 En 1942, le Service Signal US Army a ouvert un nouveau service pour recueillir et distribuer des données météorologiques, pour se souder au Centre d’analyse du Weather Bureau Air Force-marine (WBAN), la source centrale des cartes météorologiques et des cartes pour la distribution nationale .
Vers la fin 1942, il a également commencé la première analyse formelle des fronts sur les cartes, en utilisant le modèle de cyclone norvégien.

Les prévisions météo avançant au cours des décennies suivantes, Jack Bjerknes se tourne vers de plus grandes questions sur notre atmosphère : il a été le premier à identifier que El Niño, précédemment connu seulement comme un phénomène local au Pérou, était en fait le résultat d’une oscillation globale, et qu’elle avait des répercussions importantes partout dans le monde.
Après sa mort en 1975, le biographe Arnt Eliassen a écrit que « plus que tout autre scientifique atmosphérique, Jack Bjerknes a réussi à créer de l’ordre et un système dans une atmosphère apparemment désordonnée.« 

En effet, alors que notre compréhension de l’atmosphère, ainsi que des technologies comme l’observation par satellite, a modernisé les cartes météorologiques au-delà de ce que Bjerknes n’aurait jamais imaginé, la théorie qui informe ces prédictions est le même.

Une grande partie des prévisions météorologiques reste aujourd’hui fondée sur le modèle de cyclone norvégien, et le modèle de cyclone norvégien doit son existence à Jack et Vilhelm Bjerknes.

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