Observer et modéliser la mer et les océans

Des observations à différentes échelles

Le système d'observation mis en œuvre par Météo-France pour la prévision marine opère à différentes échelles complémentaires, allant du spatial aux bouées et aux capteurs embarqués sur des navires et s'étend bien au-delà de la métropole. Météo-France dispose ainsi :

• des observations in situ en mer (parmi lesquelles les bouées météorologiques), et à la côte, comme les houlographes côtiers, les observations des sémaphores ou les marégraphes ;

• des observations spatiales de la surface de la mer, permettant d'accéder à la mesure de la température de surface de la mer, du vent, de la hauteur des vagues et du spectre de l'état de la mer ;

L'observation spatiale dans la prévision marine à Météo-France

L'observation spatiale permet d'acquérir l'information compatible avec la portée globale des missions de Météo-France en mer.

Le centre de météorologie spatiale de Météo France, basé à Lannion, reçoit, traite, archive et diffuse les données de satellites météorologiques européens et américains. Dans le cadre de l’organisation européenne pour l’exploitation des satellites météorologiques (Eumetsat), Météo France est leader pour le Satellite Application Facility « Ocean et Glace de mer ».

L'observation spatiale est prise en compte par les modèles globaux et régionaux par l'assimilation de données. L'assimilation de données de surface marine a un impact direct et significatif sur la qualité des prévisions de vagues en haute mer, mais également en côtier, ce qui influe sur la qualité des services et produits finaux.  

Météo-France collabore avec les acteurs du spatial à la conception de missions d'observations, récemment celle du satellite franco-chinois CFOSAT lancé fin octobre 2018. Les instruments embarqués sur ce satellite permettent de mesurer les spectres directionnels des vagues et le vent à la surface, donnant ainsi pour la première fois une vision globale des états de mer et de la répartition de l'énergie des vagues entre les différents types d'état de mer (mer du vent, houles). Les équipes de Météo-France ont participé aux exercices de calibration et validation des instruments de CFOSAT, dont les observations sont désormais assimilées dans les modèles.

L'observation spatiale permet également de faire avancer la recherche sur les processus à l'interface air-mer et nourrit notamment les travaux sur le couplage océan-atmosphère, essentiel aux échelles climatiques mais aussi aux échéances plus courtes (prévision des phénomènes cycloniques, des phénomènes côtiers).

Les longues séries de données issues de l'observation spatiale (altimétrie depuis 1993) permettent de produire des reconstructions appelées « réanalyses » qui permettent d'évaluer les évolutions des paramètres océaniques aux échelles climatiques. Une réanalyse de vagues est produite à l'aide du modèle MFWAM de Météo-France en collaboration avec Mercator Océan  dans le cadre du service Copernicus Marine (CMEMS).

Les modèles de prévision de la météorologie marine

Grâce à ses moyens de calcul, Météo-France dispose de modèles numériques, développés et constamment améliorés par ses équipes d'ingénieurs et de chercheurs, pour accomplir ses missions en mer. Ses modèles numériques qui figurent parmi les plus performants au monde simulent le comportement des mers et des océans et leurs interactions avec l'atmosphère et le continent, de l'échelle de l'océan global jusqu'au domaine côtier. 

Outre les modèles atmosphériques globaux (Arpege, CEPMMT) et régionaux (Arome), la météorologie marine s'appuie ainsi sur :

•        un modèle de prévision des vagues sur l'océan global, MFWAM, co-développé avec le CEPMMT, à une résolution de l'ordre de 10 km, ainsi que des configurations régionales de ce modèle sur la France, les Antilles, l'océan Indien, la Polynésie française et la Nouvelle-Calédonie, à des résolutions de 2 à 10 km ;
•         des modèles fins de prévision de vagues pour le domaine côtier, d'une résolution de 100 à 200 m près des côtes, sur les façades métropolitaines Atlantique et Méditerranée et sur les Antilles, la Guyane , la Réunion et Mayotte ; il s'agit de versions du modèle WaveWatch3^® co-développées avec le Shom ;
•         des modèles de prévision des surcotes et niveaux marins sur les façades métropolitaines, sur certains domaines outre-mer et sur l'estuaire de la Gironde. Certains de ces modèles sont développés en collaborations avec d'autres partenaires, comme le Shom. Ces modèles, associés aux modèles de vagues, permettent d'anticiper l'impact des tempêtes et l'effet des vagues à la côte, et servent de base à l'expertise de la Vigilance Vagues-Submersion ;
•        un modèle de prévision des dérives de nappes d'hydrocarbures et d'objets : Mothy ;
•        les données océanographiques produites par Mercator Ocean International et les centres fournisseurs du service marine du programme Copernicus ou d'autres acteurs de l'océanographie opérationnelle.

Les outils de modélisation de Météo-France sont évalués systématiquement dans le cadre d'intercomparaisons avec d'autres institutions et services étrangers. Le modèle global MFWAM est ainsi l'un des modèles opérationnels les plus performants au monde sur la base de comparaison avec des données de bouées réparties sur le globe.

Les prévisionnistes « Marine » de Météo France expertisent en permanence les prévisions produites plusieurs fois par jour par ces modèles, en complément de l'ensemble des observations disponibles.

Pour l'étude du changement climatique aux échelles globale et régionale, ainsi que pour la prévision saisonnière, Météo-France travaille également avec le modèle européen d'océan NEMO, intégré dans le modèle de climat CNRM-CM.