Roger Daley La Science atmosphérique

Constructeur principal du système canadien de prévisions météorologiques numériques maintenant utilisé dans le monde entier.

"Ne vous inquiétez pas si vous n’avez pas encore choisi votre future carrière. Cela vous viendra à n’importe quel moment, entre l’école primaire et l’université. Pour une carrière en sciences naturelles, il faut avoir une base solide en mathématiques."

L'histoire

Nous sommes en 1966, et Roger Daley est employé comme apprenti au Service de Météorologie Canadien sur la base de l'Armée de l'Air des États-Unis à Goose Bay, dans le Labrador. Daley se sent seul: il passe beaucoup de temps tout seul dans sa modeste chambre située dans un baraquement. Il fait froid, et il n’y a pas grand-chose à faire. L’odeur de kérosène est omniprésente, et les Delta Dagger Interceptors et KC-135 tankers qui réapprovisionnent en vol les bombardiers B-52 grondent au-dessus de la base toutes les heures du jour et de la nuit.

Daley décide de tenter une expérience. En travaillant la nuit seul dans sa chambre, il prépare des petits cartons bleus à faire remplir par tous les pilotes américains lorsqu’ils sont en mission dans la région. Ceux-ci doivent y noter les dates, les heures, les températures, les altitudes, la direction et la vitesse des vents ainsi que leurs propres impressions sur le vol et si celui-ci a été « secoué » ou non. Pour Daley, l’air est comme un océan de courants qui se déplacent et de bulles de différents gaz qui se bousculent les unes les autres. L'air est un fluide comme l’eau, mais beaucoup plus léger.

Une fois que les cartes commencent à lui revenir, il passe beaucoup de temps tard le soir, penché sur les cartons étalés sur son lit, à rapporter les informations des pilotes sur des cartes afin d’obtenir une image correcte de cet océan d’air qui nous entoure — l’atmosphère. Partiellement par curiosité mais aussi pour avoir quelque chose à faire, il établit des formules mathématiques à partir des informations obtenues, afin de décrire les interactions complexes du vent, des températures, des altitudes et d’autres facteurs qui créent les turbulences atmosphériques, les « bosses sur la route » qu’on ressent parfois en avion.

Les pilotes sont très intéressés et souhaitent coopérer, parce qu’ils « vivent » dans cet océan d’air et connaître les schémas des turbulences de haute altitude le long de la côte du Labrador leur permettra de voler avec plus de sécurité.

Daley réalise qu’il aime faire ces recherches et bien qu’il ne publie pas ses résultats, il décide de retourner à l’université pour obtenir un diplôme en météorologie, la science du temps qu’il fait. Mais le gouvernement du Canada ayant financé la formation de Daley’s comme prévisionniste météo, celui-ci avait dû en échange s’engager à travailler pendant deux ans là où le gouvernement déciderait de l’envoyer. C’est ainsi qu’il s’est retrouvé à Goose Bay, où il a dû rester deux ans comme prévisionniste.

 

Après cette période il étudia à l’Université McGill de Montréal, afin d’obtenir un doctorat (PhD) en météorologie. Puis il partir pour le Danemark, où il passa un certain temps à Copenhague pour y effectuer de plus amples recherches sur les mathématiques des modèles de vent. De 1972 à 1978 il travailla au Centre Météorologique Canadien de Montréal. Durant cette même période il dirigea un groupe de recherches qui développa des techniques mathématiques appelées « transformations spectrales », et les utilisa pour créer des programmes informatiques capables de prédire la météo environ trois jours à l’avance. Ce système, qui fut lancé en 1976, fut le premier ordinateur fonctionnel global de système de prévisions météorologiques.

Ces descriptions numériques de l'atmosphère (ou de ses variations) forment la base de presque tous les systèmes de prévisions et de simulations climatiques à long terme qui sont utilisés dans le monde aujourd’hui, y-compris ceux du centre météo de la marine américaine (United States Navy’s Fleet Numerical Meteorological and Oceanographic Center --FNMOC) à Monterey en Californie.

 

À partir de 1978 Daley occupa le poste de scientifique en chef au centre de recherche atmosphérique national des Etats-Unis à Boulder, dans le Colorado. Il y travailla sur de nombreux problèmes difficiles dans le domaine des modèles de météorologie globale, à l’aide des mathématiques et d’ordinateurs. En 1985 il revint au Canada et il devint scientifique en chef du Centre du Climat Canadien à Downsview, Ontario, où il travailla pendant dix ans. En 1991 il écrivit un livre sur l’analyse des données atmosphériques qui est considéré par de nombreux scientifiques comme LE livre classique sur les modèles atmosphériques. Le dernier projet de Daley au Canada concernait l’estimation des champs de vents atmosphériques, en se basant sur les mesures faites par des satellites de constituants chimiques mineurs de l’atmosphère ; autrement dit, il utilisait les informations en provenance des satellites pour chasser les vents dans l'atmosphère supérieure.

Pendant toute sa vie, Daley fut très demandé dans le monde entier ; il contribua par exemple à des projets de prévisions météo en France, en Suède et en Chine. Il faisait aussi partie d’un groupe de recherche intergouvernemental spécial sur les changements climatiques (IPCC). C’est ce même groupe de scientifiques qui, en 1991, émit un avertissement prudent concernant le réchauffement global dû aux émissions de dioxyde de carbone issues de la combustion de carburants fossiles. En 1995 Daley accepta un poste à Monterey en Californie, à la Division de la Météorologie de la Marine du Laboratoire de recherches navale US, afin d’aider au développement d’un système embarqué de prévisions météo pour les navires de la marine américaine. Le système, appelé « Navy Atmospheric Variational Data Assimilation System » (NAVDAS en abrégé) devint opérationnel à Monterey pour être testé vers 1998, mais Daley mourut d’une crise cardiaque en 2001 avant de voir son système implémenté dans l’ensemble de la flotte.

Le jeune scientifique...

 

La famille de Daley émigra au Canada quand il était encore enfant et il grandit dans l'ouest de la province de Vancouver, avec les montagnes de la côte en arrière-plan où le jeune Daley faisait de l'escalade et du ski. A un moment, sa famille s'installa sur une petite île juste au large de West Vancouver, et il passa donc beaucoup de temps près de la mer et dans le bateau de la famille. Sa matière préférée à l'école était l'histoire, mais il était aussi bon en mathématiques. Étant enfant il n'avait jamais pensé faire de la recherche scientifique, mais voulait faire quelque chose d'utile dans la "vie réelle". En 12ème classe il n'avait aucune intention de faire des études de sciences.

 

La science

La météorologie est l’étude de l’atmosphère et du climat sur la Terre. Si il vous arrive d’écouter un bulletin météo, il est probable que vous bénéficiez des recherches de Roger Daley. Parmi ses nombreux succès, il a développé une technique mathématique appelée expansion sphérique harmonique. Celle-ci est aujourd’hui utilisée dans le monde entier au sein de modèles globaux de simulation par ordinateur ; ces modèles permettent de prévoir la météo.

Tout comme certaines personnes font des modèles réduits de voitures ou d'avions en plastique ou en bois, les météorologistes font des modèles des changements de la température, du vent, de la pluie et d’autres choses et de leur évolution dans le temps et l’espace. Au lieu de plastique et de bois, les météorologistes utilisent des nombres et équations et un ordinateur pour créer un modèle de l'atmosphère réelle. C’est très similaire aux courses de voitures dans un jeu vidéo, où les voitures et la course peuvent sembler très détaillées, mais ne sont en fait qu’une série de calculs faits par l’ordinateur qui les affiche ensuite à l’écran. Et pourtant, en jouant à ce jeu, une personne peut se faire une idée réaliste de l’impression ressentie en conduisant une vraie voiture de course. De la même façon, les modèles atmosphériques utilisés par les météorologues ne sont pas « vrais », mais ils donnent une idée de ce que pourrait faire l’atmosphère dans certaines conditions. Les modèles de Daley sont utilisés tous les jours pour rassembler des données et prédire le temps qu’il fera dans le monde entier. De bonnes prévisions météo sont essentielles pour l’agriculture et toutes formes de transport, entre autres parmi de nombreuses activités humaines.

Les modèles de Daley sont aussi utilisés dans les études sur le réchauffement de la planète — la probabilité que la combustion du charbon, du pétrole et du gaz entraîne une augmentation assez importante de la production de dioxyde de carbone dans les 100 années à venir. Cette augmentation entraînerait un effet de serre, réchauffant ainsi la planète de quelques degrés. Les pôles fondraient, et le niveau des océans monterait, ce qui changerait radicalement l’apparence du monde tel que nous le connaissons. Bien qu’il ait travaillé pour Ipcc, Daley restait quelque peu septique en ce qui concerne le réchauffement global ; il estimait qu’il y avait encore trop de paramètres inconnus et de nombreuses questions sans réponses. Il était surpris par l’intérêt du public pour ce rapport de l’ipcc avertissant du possible danger de réchauffement, et il pensait que cette réaction était exagérée. Il était cynique en ce qui concernait les nombreux gouvernements mondiaux, car bien que ceux-ci fassent officiellement grand cas de la diminution des émissions entraînant l’effet de serre, ces gouvernements n’avaient en fait pas l’intention de faire quoi que ce soit en raison des intérêts économiques en jeu. Il critiquait aussi le nombre incroyable de pseudo-scientifiques qui étaient soudain devenus des experts sur la question du réchauffement global après la publication du rapport de l'ipcc. C’est pour cette raison que Daley démissionna de l’ipcc et prit ses distances par rapport à la recherche sur le réchauffement global de la planète.

Il disait, en tant que scientifique très compétent qui avait créé le modèle atmosphérique global : « Nos systèmes ne peuvent déjà pas prévoir le temps qu'il fera à plus de quatre jours ; une prévision des changements à venir dans les 100 ans à venir semble plutôt douteuse.”

 

Weather satellite. Click to enlarge.

1. La vraie Terre La météorologie terrienne est un système très complexe qui est affecté par les courants océaniques, la température, la pression, le vent et autres nombreux facteurs.

2. Satellite météorologique Plusieurs centaines de satellites météo ou de détection à distance sont actuellement en orbite autour de la Terre, et étudient de nombreux facteurs qui « créent » la météo. Ils renvoient ces informations aux stations de base sur Terre, qui à leur tour les renvoient vers les ordinateurs météo.

3. Superordinateur Un superordinateur situé dans une location centrale enregistre et interprète les informations communiquées par les satellites ainsi que d’autres sources, et se mettent à jour au fur et à mesure que des nouvelles données arrivent.

4. La Terre modèle L’ordinateur météo élabore un modèle de la Terre basé sur des formules mathématiques très compliquées. Ce modèle est mis à jour en permanence, et il est utilisé pour générer des cartes qui sont envoyés aux prévisionnistes météo. Ces derniers utilisent ces cartes pour prédire le temps qu’il fera.

Le processus d’association de données insérées dans le modèle avec des données issues d’observations dans le monde réel est appelé assimilation de données, et c’était la spécialité de Daley. D’après ses collègues de Monterey, il était aussi à l’aise lorsqu’il s’agissait d’écrire des composants de code d’ordinateur de bas niveau ou d’élaborer les bases d'algèbre abstraite pour la théorie d'assimilation de données.

Mystère

Daley espérait que les générations futures développeraient un gigantesque système d’ordinateurs, capable de créer un modèle de tous les systèmes géophysique du monde entier (les systèmes géophysiques sont les forces et les mouvements qui affectent l’air sur la Terre, les lacs, les océans et même les continents par l’intermédiaire des tremblements de terre et des volcans.) Ce système nous permettrait, parmi d’autres choses, de prévoir avec précision les tendances dans le réchauffement global et la formation des trous dans la couche d'ozone. Ces trous sont des fentes apparaissant de façon saisonnière dans l'atmosphère supérieure au-dessus des calottes glaciaires du pôle Nord et Sud.

Pour continuer l’exploration

Roger Daley, Atmospheric Data Analysis, Cambridge University Press, 1991.

Page commémorative de Roger Daley sur Internet.

Environnement Canada, images du radar et satellite.

Service national météorologique U.S. Cliquez sur « tabs » pour des images radars et satellites.

Weather Underground possède des cartes et des données de météorologie internationale.

 

Carrière

Alors comme ça vous souhaitez devenir météorologue

Daley avait décidé de devenir météorologue parce que, disait-il: « Je voulais que mes études me servent à faire quelque chose d’utile, quelque chose qui aiderait les gens dans la vie de tous les jours. » La physique de la météo lui semblait plus pratique que la physique nucléaire par exemple.

Daley aimait rappeler aux gens la chose suivante : « Les scientifiques ne disent pas « JE », la science est un effort de groupe. Les idées évoluent, et sont toujours basées sur les idées de votre prédécesseur. Chaque scientifique a des collègues et pratiquement tous les articles scientifiques ont plusieurs auteurs. Quand on se réfère au système de prévision global sur lequel il travaillait, Daley disait souvent « Nous avons fait ceci » ou « Nous avons implémenté cela ». Et pourtant, dans l’annonce de son décès, l'un de ses collègues du Laboratoire de recherche Navale des Etats-Unis disait : "Avoir Roger dans son équipe scientifique, c'était comme avoir Michael Jordan dans son équipe de basket-ball au lycée. »

Daley pensait qu’il fallait faire un effort afin de posséder de bonnes bases en mathématiques afin de faire une carrière dans les sciences naturelles ; les mathématiques ouvrent de nombreuses portes vers d'innombrables emplois dans le monde du travail et de la recherche.

La personne

Date de naissance
25 janvier 1943
Lieu de naissance
Londres, Angleterre
Date de la mort
29 août 2001
Endroit de la mort
Monterey, CA
Membres de famille
  • Père : Eric Daley
  • Mère : Mary Daley
  • Épouse : Lucia Tudor
  • Enfants : Kate, Charlie
Personnalité
curieux et travailleur
Musique préférée
« Water Music » de Handel
D'autres intérêts
Histoire, famille, voyager
Titre
Visiteur distingué - University Corporation for Atmospheric Research
Situation
Deceased
diplomes
  • BSc (physique) Université de Colombie Britannique, 1964
  • MSc Université McGill, 1966
  • PhD (météorologie), McGill, 1968
Recompenses
  • Membre, Société royale du Canada, 1993
  • Scientifique remarquable (U.S. National Center for Atmospheric Research), 1994
  • Membre, American Meteorological Society, 1997
  • Médaille Jules Charney (American Meteorological Society), 2001
Mentor
Professeur Robert Stewart
Dernier mis à jour
21 novembre 2010
Popularité
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