Prévision de météo extrême et des risques d’inondation au Luxembourg

Un nouveau modèle de prévision des phénomènes météorologiques extrêmes et des risques d’inondation au Luxembourg a été développé par Uni.lu et RSS-Hydro.

La plupart d’entre nous consultons la météo pour savoir si nous devons prendre un parapluie ou si le moment est propice à une promenade. Pourtant, les prévisions météorologiques jouent un rôle bien plus crucial. Les phénomènes météorologiques extrêmes sont de plus en plus fréquents en Europe, et le Luxembourg n’échappe pas à cette tendance. Ces dernières années, les épisodes de fortes précipitations et d’inondations, considérés comme le risque naturel le plus destructeur au Luxembourg, se sont intensifiés, causant de graves dommages aux communautés et aux infrastructures. 

Pour y remédier, Prof. Rebecca Teferle et son équipe ont lancé le projet NPWLux, en collaboration avec RSS-Hydro. Ce projet vise à développer le premier modèle de prévision numérique du temps (Numerical Weather Prediction – NWP) spécialement conçu pour le Luxembourg et la Grande Région, afin de fournir des prévisions à court terme adaptées aux conditions locales. Le modèle NWP est également couplé à un modèle de simulation des inondations pour permettre de prévoir plus précisément les zones à risque.

NWPLx: un système de prévision optimisé pour le Luxembourg

Jusqu’à présent, le Luxembourg s’appuyait principalement sur des données météorologiques européennes et internationales. Bien que cela soit déjà utile, un système sur mesure, doté d’une très haute résolution de modèle, permettrait de trouver des solutions adaptées au Luxembourg et à ses spécificités. NWPLux y contribue en mettant en place un système de prévision optimisé pour la géographie et le contexte hydrologique uniques du pays. 

Le projet applique un cycle de mise à jour rapide (Rapid Update Cycle – RUC) de six heures qui assimile en continu de nouvelles observations, améliorant ainsi la précision des prévisions à court terme. Pourquoi est-ce important ? Ce système hybride permet aux autorités locales de surveiller les fortes précipitations avec une plus grande précision et d’émettre rapidement des alertes en cas d’inondation. En fournissant des informations précoces sur le moment et le lieu où des conditions météorologiques extrêmes pourraient se produire, il permet de réduire le risque d’inondations et de protéger les communautés et les infrastructures du pays.

Un système exploitant le calcul haute performance du Luxembourg

Au cours des trois dernières années, Prof. Rebecca Teferle et son équipe ont mis en œuvre le système NWP à l’aide du modèle open source Weather Research and Forecasting (WRF), déployé sur l’infrastructure de calcul haute performance (HPC) du pays. Ce modèle couvre le Luxembourg et la Grande Région avec une résolution de 1,3 km, et l’Europe avec une résolution de 12 km. Il permet ainsi de générer des prévisions de température et de précipitations pour chaque carré de 1,3 km au Luxembourg. 

Afin d’améliorer encore la précision, les chercheurs ont intégré l’assimilation de données (WRFDA) à partir d’observations régionales. Le modèle a été soigneusement testé à l’aide de multiples ensembles de données, notamment des images satellites, des données radar et des mesures locales, lors des grandes inondations de 2016, 2018 et 2021, et a montré des améliorations nettes dans la prévision des précipitations et de la température. Dans le cadre de l’étude de cas de l’inondation de 2021, une simulation sur un mois a révélé que l’utilisation de données locales permettait d’améliorer considérablement la détection des précipitations par rapport à leur non-utilisation. L’équipe a obtenu une amélioration de la probabilité de détection (POD) de 8,3 % et une réduction substantielle du taux de fausses alarmes (FAR) de 13,7 %.

Lier les prévisions météorologiques aux simulations d’inondations

La compréhension des conditions météorologiques n’est qu’une partie de la gestion des risques d’inondation. Pour évaluer les impacts potentiels, le système NWPLux a été couplé au modèle hydrodynamique LISFLOOD-FP, spécialement adapté au Luxembourg. Cette intégration transforme les prévisions de précipitations en simulations du mouvement de l’eau dans les rivières, les vallées et les zones urbaines. 

Il en résulte un ensemble de cartes haute résolution indiquant l’étendue et la profondeur des inondations potentielles, qui fournissent aux décideurs des informations exploitables sur les zones susceptibles d’être inondées et sur la gravité potentielle de ces inondations.

‟ L’Université du Luxembourg mène le développement scientifique et la validation du modèle WRF et du composant d’assimilation de données, tandis que RSS-Hydro apporte son expertise en matière de modélisation des inondations et de prévisions opérationnelles. Ensemble, nous développons des outils capables d’aider le Luxembourg à se préparer aux futurs défis liés au climat.”

Prof. Rebecca Teferle

Full professor in Geodesy

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À l’avenir, l’objectif est de faire évoluer NWPLux vers un système de prévision opérationnel. RSS-Hydro prévoit d’intégrer le modèle à son portefeuille de services afin de proposer des prévisions d’inondations en temps quasi réel et à haute résolution pour le Luxembourg, et potentiellement pour l’ensemble de la région. 

De futures opportunités de financement, par exemple via le programme FNR Bridges, pourraient être utilisées pour soutenir l’évolution du projet d’une initiative de recherche vers un service pleinement opérationnel.

NWPLux est financé par le Luxembourg National Research Fund (FNR) dans le cadre de l’AFR Industrial Fellowship Call 2022 (projet n° : 17130773).