Groupe : GMME

Responsable d’équipe : François Bouttier

Domaine d’activité :

L’équipe PRECIP (PREcipitations Convectives et ImPacts) mène des recherches sur l’observation, l’étude et la prévision de la convection profonde et ses impacts aux latitudes moyennes. Ces travaux portent notamment sur le traitement des mesures, les simulations numériques, et la valorisation de leurs produits.

Qu’est-ce que la convection profonde ? C’est le phénomène physique à l’origine de la formation de nuages à forte extension verticale appelés cumulonimbus. Les cumulonimbus sont appelés orages dès l’apparition d’éclairs en leur sein, et sont à l’origine de précipitations qui, lorsqu’elles atteignent le sol, prennent la forme d’averses de pluie, de neige, de neige roulée, de grésil ou de grêle. Les cumulonimbus peuvent engendrer une variété de phénomènes rotatifs dans l’atmosphère, dont une des manifestations les plus violentes est la tornade.

Thèmes de recherche :

• amélioration des connaissances sur les phénomènes convectifs et leur prévision : orages, grêle, précipitations extrêmes, événements Méditerranéens.

• prévision immédiate et prévision probabiliste à échelle kilométrique. Améliorer les prévisions des orages et précipitations extrêmes par des algorithmes d’apprentissage automatique gérant les incertitudes, les flux rapides d’observations, des modèles d’impacts (incluant inondations et crues soudaines) et les problématiques de prise de décision ;

• assimilation de données à haute résolution : radars et objets connectés. Étudier et évaluer l’utilisation de nouvelles techniques et nouveaux systèmes d’observation de l’atmosphère tels que les observations issues d’objets connectés près de la surface (ex : stations personnelles des citoyens) ou les observations polarimétriques issues des radars météorologiques ;

• interactions atmosphère-océan-vagues : mieux prendre en compte les interactions océan/atmosphère dans la modélisation et la prévision météorologique et climatique, notamment le rôle des vagues et la prévision des submersions côtières ;

Ces recherches s’appuient sur des bases de données et outils de prévision à haute résolution, notamment les modèles numériques Méso-NH et AROME, ce qui leur permet de contribuer aux améliorations du système de prévision de Météo-France.

Principales actions en cours :

• exploitation des données d’objets connectés: acquisition et traitement, contrôle qualité, visualisation temps réel, assimilation pour la prévision opérationnelle à échelle kilométrique, étude de phénomènes liés à la convection atmosphérique.
• utilisation des mesures par radar, notamment l’exploitation des variables polarimétriques, l’opérateur de simulation radar en lien avec la modélisation de la microphysique nuageuse, la simulation numérique des orages violents, l’utilisation des radars avec des techniques d’IA pour observer la grêle.
• étude et modélisation pour la prévision des phénomènes liés aux orages violents : grêle, tornades, pluies extrêmes et leurs impacts. Techniques d’interprétation des prévisions numériques probabilistes, incluant l’automatisation de prévisions, l’aide à la décision pour les prévisionnistes, le forçage de modèles de prévision des crues et inondations.
• étude et modélisation numérique des phénomènes couplant l’atmosphère, l’océan et les vagues, incluant les outils d’aide à la prévision des submersions côtières.

Principaux programmes et projets :

En 2025, l’équipe PRECIP participe notamment aux projets suivants, qui permettent de structurer et financer ces travaux de recherche :

• EXDOMO : Exploitation de données massives d’observation pour l’étude et la prévision de la convection profonde atmosphérique (financement CNRS INSU-LEFE).
• IoT Observations for NWP : utilisation d’observations issues d’objets connectés (Internet des Objets, IdO) pour la Prévision Numérique du Temps (PNT). Projet pilote financé par le CEPMMT et porté par EUMETNET.
• PRAISE (projet ANR soumis) : sur l’exploitation des observations radar polarimétriques et leur assimilation pour améliorer les prévisions météorologiques, en collaboration avec le DFG (centre de recherche allemand)
• IRICLIM : gestion des risques hydroclimatiques (financement PEPR IRIMA), prévision des crues et inondations soudaines, en collaboration avec l’Univ. Eiffel, BRGM, INRAE, SCV (Vigicrues)
• AROBASE : développement d’un modèle à haute résolution du système Terre couplant atmosphère et océan (financement Météo-France/CNRS).
• AWARE : impact des vagues sur les échanges océan/atmosphère (financement ANR).
• PRAMAG : influence de la houle sur le vent (financement ANR).
• AMAZOA : couplage océan/atmosphère lors des canicules marines (financement CNRS GDR).

Membres de l’équipe :

Publications scientifiques récentes

2025:

• Charpentier-Noyer, M., O. Payrastre, P. Nicolle, H. Marchal, F. Bouttier et E. Gaume, 2025 : An agent-based modeling of rescue operations for the evaluation of short-range flash flood ensemble forecasts. Accepted in Journal of Hydrology. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.133048
• Colas, G., V. Masson, F. Bouttier, L. Bouilloud, L. Pavan, V. Karisto, 2025 : Improved winter conditions in SURFEX-TEB v9.0 with a multi-layer snow model and ice for road winter maintenance. Geophys. Model Dev. https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-1039
• David, C., C. Augros, B. Vié, F. Bouttier, Tony Le Bastard, 2025 : Evaluation of AROME microphysics on 3D storm structures and polarimetric signatures with dual-polarisation radars. Accepted in Atm Meas Tech on 26 Apr 2025. https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-685/
• Demortier, A., Mandement, M., Pourret, V., and Caumont, O., 2025 : Assimilation of temperature and relative humidity observations from personal weather stations in AROME-France, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 25, 429–449, https://doi.org/10.5194/nhess-25-429-2025
• Fleury, A., F. Bouttier, T. Bergot, 2025 : Calibration of parameter perturbations for ensemble prediction using a stochastic inverse problem. Accepted for publication in Mon. Wea. Rev. in Jan 2025.
• Forcadell, V., Augros, C., Caumont, O., Dedieu, K., Ouradou, M., David, C., Figueras i Ventura, J., Laurantin, O., and Al-Sakka, H., 2025 : Severe hail detection with C-band dual-polarisation radars using convolutional neural networks, EGUsphere preprint, https://doi.org/10.5194egusphere-2024-1336
• Gauvrit, E., Bouin, M.‐N., Delouis, J.‐ M., & Boulanger, F., 2024 : Advances on the links between turbulent and submeso‐ to mesoscales during EUREC4A. Earth and Space Science, 11, e2024EA003865. https://doi.org/10.1029/2024EA003865 (à paraître)
• Vernay, M., Lafaysse, M., and Augros, C., 2024 : Radar based high resolution ensemble precipitation analyses over the French Alps. Atmos. Meas. Tech, 18, 1731-1755. https://doi.org/10.5194/amt-18-1731-2025
• 2024:
• Bouttier, F. et H. Marchal, 2024 : Probabilistic short-range forecasts of high precipitation events : optimal decision thresholds and predictability limits. Nat Hazards Earth Sys Sci. https://doi.org/10.5194/egusphere-2023-3111
• Bouttier, F. et M. Mandement, 2024 : Vers une anticipation à 1-6h des risques de pluies intenses quasi-stationnaires. Accepté pour publication dans La Houille Blanche le 26 février 2024. 10pp https://doi.org/10.1080/27678490.2024.2325698,
• Bouin, M-N., Lebeaupin Brossier, C., Malardel, S., Voldoire, A., Sauvage, C., 2024 : The wave-age-dependent stress parameterisation (WASP) for momentum and heat turbulent fluxes at sea in SURFEX v8.1, Geosci. Model Dev., 17, 117–141, https://doi.org/10.5194/gmd-17-117-2024
• Brilouet Pierre‐etienne, Redelsperger Jean‐luc, Bouin Marie‐noëlle, Couvreux Fleur, Villefranque Najda (2024). A numerical study of ocean surface layer response to atmospheric shallow convection : impact of cloud shading, rain and cold pool. Quart. J. Royal Met. Soc., 150(760), Part A. 1401-1419. https://doi.org/10.1002/qj.4651 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00869/98109/
• Combarnous P., M. Martet, O. Caumont, Defer, E., 2024 : Assimilation of satellite lightning data in a storm-scale numerical weather prediction system using a 3D-EnVar data assimilation scheme. Mon. Wea. Rev. https://doi.org/10.1175/MWR-D-23-0100.1
• Demortier, A., Mandement, M., Pourret, V., Caumont, O., 2024 : Assimilation of surface pressure observations from personal weather stations in AROME-France, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 24, 907–927, https://doi.org/10.5194/nhess-24-907-2024
• Forster, A., Augros, C., Masson, V. (2024). Urban influence on convective precipitation in the Paris region : Hectometric ensemble simulations in a case study. Quart. J. Roy. Met. Soc., https://doi.org/10.1002/qj.4749
• Lebeaupin Brossier, C., 2024 : Processus océan-atmosphère, prévision couplée à fine-échelle et précipitations intenses sur le bassin méditerranéen occidental. Habiliation à Diriger Les Recherches, Univ. Toulouse III – Paul Sabatier, 140pp. https://meteofrance.hal.science/tel-04556105
• Chambon P. et Mandement M., 2024 : Recherches et développements pour l’exploitation future des observations par assimilation de données pour la prévision numérique du temps. Comité Scientifique Consultatif de Météo-France. 2024. https://meteofrance.hal.science/meteo-04610170

Membres de l’équipe

B

BF

BOUTTIER Francois

Météo-France

D

DC

David Cloé

Doctorante – PhD student

DA

DEMORTIER Alan

Chercheur , Ingénieur des travaux de la météorologie Météo-France

L

LC

LEBEAUPIN BROSSIER Cindy

Chargée de recherche CNRS

M

MANDEMENT Marc

Chercheur , Ingénieur des travaux de la météorologie Météo-France

MH

Marchal Hugo

Ingénieur de recherche , Ingénieur des travaux de la météorologie Météo-France

N

NF

Nicolay Fleur

PhD student