Modélisation et prévisions de l'océan

La modélisation numérique est un moyen d'accéder, en temps réel ou différé ou dans le futur (prévision), à l'ensemble des paramètres physiques de l'océan (voire chimique et/ou biologique), dans ses trois dimensions (de la surface au fond).

Ces paramètres sont calculés en chacune des mailles d'une grille plus ou moins serrée selon la résolution choisie.

Les courants, la température, la salinité, le niveau de la mer sont les plus connus de ces paramètres. D'autres, moins connus du public, sont fondamentaux pour les océanographes, comme la profondeur de la couche de mélange (la couche superficielle océanique brassée par l'atmosphère et dans laquelle la température et la salinité restent constantes), l'énergie cinétique, qui permet de localiser les zones où la dynamique océanique est très forte, etc.


Exemple d'une simulation dans le Gulf Stream : vitesses des courants (Crédits Mercator Océan)

Principe

Les modèles décrivent l'évolution dans le temps du mouvement des masses d'eau océaniques, soumises aux lois de la mécanique des fluides à la surface de la Terre, ainsi que les transports de chaleur (température) et de matière (sel) associés à ces mouvements.
Les équations mathématiques prennent en compte un certain nombre de facteurs externes, comme le vent à la surface de l'océan, les précipitations, l'évaporation, le flux solaire ("forçages atmosphériques"), la profondeur (bathymétrie), la forme des côtes.

Mais un modèle reste toujours une approximation de la réalité. Certains phénomènes physiques complexes ne sont pas pris en compte dans les équations, soit parce qu'on ne sait pas les modéliser, soit parce qu'on ne possède pas les moyens de calcul suffisants.

Afin de ramener les modèles vers la réalité du terrain, on les contraint avec de vraies mesures. Ces mesures sont fournies par les satellites d'observation de la Terre et par les instruments en mer. Ce processus de correction du modèle par des données de mesure est appelé "assimilation de données". Dans les modèles d'océan, les données le plus souvent assimilées sont la hauteur de la mer, la température de surface de la mer (ces deux types étant fournis par des satellites), la température et la salinité mesurés par les flotteurs disposés en mer (réseau Argo, bouées dérivantes, réseaux de bouées ancrées...).