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Observation des océans et recherches sur le climat

Howard Cattle, Directeur du programme CLIVAR (international research program on CLImate VARiability and predictability), Centre Océanographique de Southampton

Biographie :

CATTLE Howard

Compte rendu :

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Transcription :

7 novembre 2003 TR2

Discours de Howard Cattle


L’exposé que je vais vous faire a pour sujet les observations climatiques des océans. Je tiens à remercier Damon Romick qui m’a autorisé à plagier son Powerpoint afin de préparer cette présentation. Je voudrais tout d’abord dire quelques mots concernant le CLIVAR pour ceux d’entre vous qui ne le connaissez pas. Le CLIVAR est un programme international de recherche pluridisciplinaire inscrit dans le programme mondial de la recherche sur les climats et qui concentre plus particulièrement son attention sur la variabilité et la prévisibilité des éléments sensiblement changeants qui composent le système climatique. Il examine les processus physiques et dynamiques à l’intérieur du système climatique. Ceux-ci peuvent varier de saisons en années, voire même dizaines d’années. Le CLIVAR représente la continuité de deux autres programmes similaires dont le premier était un programme destiné à l’étude de l’atmosphère des mers tropicales tandis que le second appelé WOCE, qui a d’ailleurs pris fin l’année dernière, était une expérience fondée sur la circulation dans les divers océans de la planète. Je vais maintenant vous parler des observations concernant le climat, observations qui sont importantes pour le CLIVAR car elles permettent de comprendre les cycles de la chaleur et de l’eau dans les océans car les éléments principaux du système climatique de la terre, la mer et l’air sont la chaleur et l’eau. De plus, l’océan joue le rôle de gigantesque réservoir. Il représente également une importante réserve de carbone. Il transporte de grandes quantités de chaleur et d’eau en termes d’années mais également à long terme et les déplacements d’air chaud provoqués par l’océan depuis les tropiques sont comparables à ceux présents dans l’atmosphère.

Le CLIVAR s’intéresse d’une part aux observations menées à partir de bateaux de recherche comme ceux dont on a parlé dans les exposés précédents, mais également aux observations à long terme. Ces observations sont avant tout nécessaires afin d’établir une description basique de l’état physique de l’océan incluant sa variabilité à échelle saisonnière ou autres. Nous avons besoin de ces observations afin de surveiller les changements climatiques, de reconnaître les processus qui influencent les climats à long terme, de fournir un contexte plus important aux études des processus régionaux de durée limitée semblables à celles menées par les navires de recherche et de fournir un panel des données nécessaires à l’assimilation ou la combinaison de modèles de prévisions saisonnières ou pour tout autre usage. Le GCOS est un système d’observation des climats qui permet d’identifier un certain nombre d’éléments variables essentiels tels que la température et la salinité à la surface de la mer, le niveau de la mer, l’état de la mer, la couleur de la mer qui indique l’activité biologique et la pression partielle d’oxyde de carbone. Ceci constitue les paramètres de surface. Nous avons également besoin d’informations concernant ce qui se passe sous la surface : température, salinité, courants, nutriments, carbone, traceurs et phytoplancton. Le GCOS établit parfaitement la nécessité des forces atmosphériques sur l’océan pour les études sur le climat ainsi que les paramètres tels que la température de l’air, l’humidité, les vents, la pression du niveau moyen de la mer et les flux des nouvelles radiations. Et tout ceci est possible grâce aux systèmes d’observation mondiaux, mais ces informations ne sont pas actuellement suffisamment utilisées dans le but d’étudier les climats.

Le système de mesures comprend deux méthodes d’application : l’observation depuis un satellite et l’observation in situ, c’est-à-dire depuis des bateaux, des balises, des flotteurs, des dériveurs et des jauges. L’observation par satellite est la source de données sur la surface des océans la plus utilisée. En fait, l’une des caractéristiques de l’observation par satellite est que l’on peut réellement observer la surface de la mer. Les systèmes que nous utilisons en ce moment nous permettent de mesurer le vent, la surface de la mer, la profondeur grâce à l’altimétrie, la glace, la température de l’eau et sa couleur. Aujourd’hui, de nouvelles techniques et technologies sont disponibles et permettront durant les prochaines missions de mesurer pour la première fois la salinité de la surface de la mer. De nouvelles techniques vont également être développées afin de nous permettre de mesurer l’épaisseur des couches de glace depuis les satellites.

L’un des problèmes qui se présente avec l’observation par satellite est de s’assurer de la bonne transmission d’un satellite à l’autre, mais également de la bonne transition du statut de recherche des satellites à celui de statut opérationnel à long terme qui nous permettrait de collecter régulièrement des données. L’observation in situ fournit les informations nécessaires permettant de compléter celles des observations par satellite en incluant la validation de ces données. Ces données sont essentielles quant à l’apport d’informations concernant la sous-surface des océans. Encore une fois, la question de transition des systèmes in situ en tant que statut de recherche vers celui de fond opérationnel est toujours à l’ordre du jour. Mais ces deux systèmes sont néanmoins complémentaires.

Sur cette photo, vous pouvez voir les systèmes d’observation que nous possédons à l’heure actuelle. En haut à gauche, vous voyez l’ensemble du dispositif des dériveurs qui mesurent la température et la pression en surface, dans certains cas les vents et bien entendu les courants. Certaines régions sont destinées à la récolte d’informations concernant les mesures selon une échelle temporelle plus ou moins grande. Les points rouges sur la photo correspondent à de futurs sites d’observation tandis que les points noirs correspondent aux sites observés actuellement. Sur cette autre photo, vous apercevez les données d’altimétrie concernant la hauteur de la surface de l’eau et ici la température de la surface mesurée depuis des satellites. Un peu plus bas, vous distinguez le déploiement des balises tropicales dont l’existence a été générée grâce au programme traitant de l’atmosphère des océans tropicaux. Ces balises sont d’ailleurs toujours en place. Le problème rencontré avec ces balises est le vandalisme perpétré par les pêcheurs en particulier. Sur cette autre image, vous voyez un tableau de données fournies par un bateau volontaire. Ces données sont prélevées à partir de sondeurs et de bathythermographes. Vous pouvez également constater qu’un grand espace demeure inoccupé dans les océans du sud tout simplement parce qu’aucun bateau ne va dans cette région. Le programme Argo est relativement récent. Il s’est développé très rapidement en quelques années. Un flotteur Argo permet d’établir des relevés de la température et de la salinité de l’eau, mais je vous en parlerai plus amplement dans quelques instants. C’est un important programme international dont le but est de disperser d’ici 2005 environ 3 000 flotteurs sur les divers océans de la planète. Sur cette image, vous voyez l’ensemble des flotteurs Argo déployés, 720 au total, en mars 2003. Une couleur différente est attribuée à chaque pays qui a contribué au lancement de ces flotteurs. Vous pouvez constater à nouveau que l’hémisphère nord est mieux couvert que l’hémisphère sud. Le problème qui se pose une fois encore ici concerne la disponibilité des bateaux.

La photo suivante présente le lancement de flotteurs Argo depuis un bateau. Ceux-ci sont mis à l’eau puis ils descendent à une profondeur approximative de 2 000 mètres, sont emportés par les courants pendant 10 à 14 jours puis remontent à la surface tout en prenant des relevés de température et de salinité de la sous-surface de l’océan pour enfin renvoyer ces données via satellite. Ils ne dérivent que sur une durée de 10 à 14 jours uniquement dans le but de conserver suffisamment de batteries. L’un des objectifs du programme Argo est de prolonger cette durée de dérivation jusqu’à quatre ans. Sur ce diagramme, vous apercevez des exemples de données relevées grâce à ces flotteurs. Ces données sont disponibles gratuitement via divers réseaux ou même via internet et notamment sur le site d’Ifremer.

Je vais maintenant vous passer un petit film qui présente environ six ou sept flotteurs qui furent les précurseurs des flotteurs Argo. Vous pouvez voir qu’ils sont dispersés par les courants océaniques. Les petites queues rouges correspondent aux 14 derniers jours de mouvement. Il y en a un ici qui s’échappe, qui descend très vite le long du courant ouest dans des eaux très rapides. Il y en a deux autres ici qui semblent s’apprécier car ils se suivent l’un l’autre, vous les verrez même s’embrasser dans un instant. Mais comme bien souvent dans la vie, ils se séparent et suivent leur propre chemin et finalement meurent. L’échelle temporelle est ici de cinq ans. La durée de vie de ces flotteurs est d’environ cinq années.

Mais revenons à quelque chose de plus sérieux. Le système mondial d’observation des climats a publié récemment un second rapport qui traitait des capacités des réseaux en ce qui concerne les climats. Certaines conclusions mettaient l’accent sur les besoins de soutien continuel de l’utilisation des satellites, d’un déploiement à échelle mondiale d’ensembles de flotteurs Argo, de l’établissement d’un réseau épars de stations de référence car les relevés de mesures sur de longues périodes sont très utiles quant à la collection de données permettant les validations de modèles. Le CLIVAR, en collaboration avec la Commission Océanographique Internationale, essaie de se concentrer sur la promotion et l’expansion du réseau mondial, la mesure de l’état et des changements des sources et réservoirs de carbone et poursuit des mesures hydrographiques sur le modèle du WOCE.

En termes d’observations des océans, les nouvelles technologies appliquées aux programmes concernant les climats permettent la mise en place d’un système d’observation initial. La priorité première soulignée dans le rapport du GCOS se porte sur l’établissement au niveau mondial de ces systèmes. Les observations en elles-mêmes ne sont pas suffisantes. Nous avons également besoin d’analyses de données complémentaires et de capacités de production. Nous avons besoin d’ensembles de relevés de mesures sur de longues périodes. Et nous avons tout particulièrement besoin d’informations continuelles, homogènes et de bonne qualité. D’ailleurs, le GCOS a établi une vingtaine de principes de surveillance des océans afin d’assurer le niveau de qualité des données climatiques. Le soutien continuel du système d’observation est en particulier nécessaire pour les sites éloignés.

La tâche principale de la communauté internationale est la création d’un système mondial d’observation des climats et des océans qui sera de même utile à l’océanographie opérationnelle. Les mécanismes de projet et d’établissement internationaux sont intégrés au système d’observation des océans grâce à la Commission pour l’Océanographie et la Météorologie Marine qui fait partie de la Commission Mondiale pour l’Organisation Météorologique. Mais ce système ne peut être installé sans engagements nationaux continuels en ce qui concerne les ressources. Le système d’observation mondial est loin d’être complet et il reste des défis majeurs à relever. Mais je pense que nous avons la responsabilité, vis-à-vis de l’Homme, de veiller à l’établissement d’un système d’observation des changements climatiques efficace.