Pour vous répondre je vais préciser les notions d’assimilation, d’analyse et d’ébauche et décrire le processus temporel de prévision.
Trop schématiquement, on va reconstruire à postériori un état initial encore mieux connu (l’analyse) de l’atmosphère, état sur lequel on va faire des calculs de proche en proche pour obtenir les prévisions aux échéances de 0 6 à 196 heures ?

Remarque : n’hésitez pas à sauter ce qui vous parait incompréhensible (tout ?)

Rappel :
La modélisation de l’atmosphère - qui est la base de la prévision numérique du temps (PNT) - postule que les phénomènes de base sont continus dans le temps et dans l’espace, et elle s’appuie sur des lois d’évolutions continues dans le temps et l’espace. Ces lois sont représentées par des équations d’évolution (en pratique des dérivées partielles espace/temps)..

La résolution de ces équations (c.a.d le calcul de l’évolution du temps) se fait par des calculs répétés (itératifs) en quelques points de la croute atmosphérique (typiquement des boites de 100 km par 100km et de 10 à 100 m d’épaisseur et avec un pas de temps - la maille temporelle - de, disons, 6 heures. On est donc passé d’une représentation continue (la modélisation) à une représentation discrète et non continue (le calcul), et aussi d’équations différentielles à des différences finies

Pour obtenir des résultats de qualité ce calcul doit partir d’un état initial de qualité obtenu par exemple par des observations parfaites faites pour toutes les boites et toutes les 6 heures (mesures dans les stations) et toutes les 12 heures (lâchers de ballon sonde). A ces observations initiales, parfaites et complètes on applique les équations d’évolution, d’heure en heure pour aboutir à un nouvel état à 6 heures (et jusqu’à 144 voir 196 heures) d’échéance

Le très gros problème est que :

• on a pas d’observations pour tous les points (espace) du maillage : il faut reconstituer des points manquants.
• les observations sont fréquemment décalées par rapport aux heures (0, 6, 12 et 18) du maillage, elles peuvent arrivent trop tard pour être prises en compte dans le calcul mais elles sont tellement précieuses que même arrivée en retard on s’arrange pour les prendre en compte ultérieurement. Elles peuvent intrinsèquement être déphasées par rapport aux 0, 6, 12 et 18h (observations faites en continu par les satellites défilants)
• elles sont entachées d’erreur occasionnelles ou systématiques : on rejette les premières si elles sont trop erronées et on corrige les dernières si on sait les identifier (cas d’un thermomètre d’une station systématiquement/statistiquement optimiste).
• dit autrement « les observations ne sont pas la meilleure approximation de l’état réel de l’atmosphère », (selon Hallot et al. in cours de l’ENAC)

En pratique :
Pour obtenir un état prévu à 6h (les heures sont toujours TU en météo), on lance des calculs vers 4 heure du matin :

• On part des observations de la veille à 18h pour calculer à la fois une prévision à 0h du matin et aussi la manière dont l’atmosphère évolue à ce 0h, c’est l’ébauche dont la partie décrivant la manière dont l’atmosphère évolue à 0h est le modèle adjoint
• On utilise cette ébauche pour :
  • reconstituer les très nombreux points manquant
  • recadrer dans le temps (c.a.d à 0 h) les observations faites plus tard (satellites défilant, mesures tardives) ou qui n’était pas arrivée à 0h (souvenez-vous, il est 4h du matin maintenant, elles sont arrivées),
  • corriger/rejeter les observations qui s’écarte un peu ou beaucoup de l’ébauche
  • et enfin corriger la prévision faite pour 0h pour qu’elle passe plus près des observations
    On obtient alors , par cette phase d’assimilation de donnée, « une meilleure estimation de l’état de l’atmosphère » à 0h : c’est l’analyse.
  • la citation ci-dessus devient « les observations ne sont pas la meilleure approximation de l’état réel de l’atmosphère ... Les observations ne servent donc qu’à rappeler le modèle vers la réalité »,
• on applique les lois d’évolution sur cette analyse pour obtenir des prévisions à +6h, +12h, ... +196h (ou même de 3 heures en 3 heures)
• et 6 heures plus tard (donc à 12 h TU), on recommence à calculer une ébauche à 6h, puis à ingérer les observations faites autour de 6h TU (ou recalées à 6h TU) pour obtenir une nouvelle analyse ... à 6h et une prévision à 12h et suivantes
• etc ...
  L’image jointe (tirée du météorologie générale, cours de l’ENAC par Hallot et al.) précise ce processus itératif. Une autre image dans la transaction suivante en donnera une autre vision (ah, une seule image par transaction).

Remarques :

• Ceci dit, on comprend mieux les cartouches des fax météo du DWD qui précisent des observations à 0h (pointage synop), des analyses à 0h et des prévisions à 6h (prognosis) en relation avec la base des observations et l’heure du calcul.
• Tout ce qui est précisé ci-dessus l’est pour l’échelle synoptique. Aux échelles inférieures (plus détaillées, méso-échelle ou aérologique) de nouvelles considérations apparaissent.

Enfin, en réponse à vos questions :

• oui, le calcul est énorme mais les ordinateurs météo sont des monstres qui vous moulinent une ébauche+assimilation en deux heures et 7 jours (ou 16, c’est pareil) de prévisions en 2 heures également, ce qui laisse 2 heures de repos toutes les 6 heures. Pas mal, non ?
• oui, c’est fait toutes les 6 heures, 4 fois par jours
• non, pas tout à fait nouveau calcul à partir de l’ensemble des données des capteurs mais plutôt évolution permanente de l’état numérique de l’atmosphère pour passer au plus près des observations faites toutes les 6 heures (dans les prévisions de ce matin il y a encore un peu de la tempête de 1999 )