Rapport de stage de Master2

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Etude du forçage océanique du système de dérive Mothy par les systèmes
d’océanographie opérationnelle Mercator en Méditerranée
Rapport de stage de M2
2008
Stage réalisé à Mercator-Océan, sous la responsabilité de M. Yann Drillet
M2 Océan Atmosphère et Surfaces Continentales
Université Paul Sabatier, TOULOUSE
Stéphane LAW-CHUNE

2 APPORT DE L’OCÉANOGRAPHIE OPÉRATIONELLE AUX SYSTÈMES DE DÉRIVES

APPORT DE L’OCÉANOGRAPHIE OPÉRATIONELLE AUX SYSTÈMES DE DÉRIVES 3
Remerciements
Mes premiers remerciement vont sincèrement mon encadrant, Yann Drillet, pour sa
gentillesse, sa disponibilité, la compréhension de l’océan et de sa modélisation qu’il m’a apporté tout
au long de ce stage. Je tiens de plus à le remercier pour la chance qu’il m’a offerte d’entreprendre
cette étude qui m’a réellement enthousiasmé.
Je remercie également mon co-encadrant Pierre Daniel, de la direction de prévision marine
de Météo France pour ses bons conseils, son expertise et sa communication, ainsi que toute son
équipe (Denis Paradis, David Ayache, etc. ) pour sa participation aux longues phase de test
nécessaires aux conclusions de cette étude .
Un grand merci à toute l’équipe Mercator Océan qui m’a accueilli de façon très agréable. Je
tiens à remercier particulièrement mon collègue de bureau Laurent Parent, qui a souvent été mon
« premier secours » dans une bonne partie des problèmes rencontrés aux cours de ce stage
(techniques ou conceptuels) , et qui a toujours répondu présent, malgré sa charge de travail
personnel. Mes remerciements vont aussi à tous ceux qui m’on aidé à un moment ou à un autre, ou
tout simplement ceux avec qui j’ai passé de bons moments de discussion : Romain Bourdallé-Ballie,
Corinne Derval , Jérôme Chanut, Clément Bricaud , Fabrice Messal, Charlie Reigner, Sophie Besnard,
Marie Drevillon, Sylvain Cailleau, Anthony Talandier, Abdelali Elmoussaoui, Lucas Nouel, et tant
d’autres. Un clin d’œil également à la « Young team » de Mercator : Mahé, Jean Eude et Matthieu. Je
salue de plus l’équipe info pour son efficacité et aide apportée.
Enfin, toute action scientifique mise à part, je remercie simplement mes proches (même si je
doute qu’ils poseront un jour les yeux sur ce document): mes parents pour leur confiance, leur
soutien et leur relativisme rassurant ; mes amis de musique pour les multiples évasions
instrumentales partagés à leur côtés ; La promo du M2 pour la solidarité intrinsèque à tout « jeune
en fin d’étude à avenir incertain » ; et enfin, le plus profond des merci à Amandine, pour la vie qu’elle
m’a offerte ici, loin de mon île natale.

4 APPORT DE L’OCÉANOGRAPHIE OPÉRATIONELLE AUX SYSTÈMES DE DÉRIVES

APPORT DE L’OCÉANOGRAPHIE OPÉRATIONELLE AUX SYSTÈMES DE DÉRIVES 5
Résumé
Le Centre National de Prévisions à Météo-France opère un système de prévisions de dérive
en surface pour assister les autorités responsables de la lutte contre les pollutions marines
accidentelles et les opérations de recherche et sauvetage. Ce système a notamment été utilisé avec
succès lors des accidents de L’Erika (1999) et du Prestige (2002). Il est basé sur un modèle de dérive
de polluant en mer : le modèle Mothy.
Mothy est constitué d’un modèle d’océan à domaine limité et d’un modèle de polluant. Une
partie de la modélisation de l’océan interne à Mothy, repose sur une modélisation barotrope, qui
bien qu’en lui permettant une exécution rapide, handicape fortement ses résultats dans les eaux mal
mélangées et turbulentes, comme c’est le cas en Méditerranée. L’océanographie opérationnelle peut
être une réponse intéressante au besoin de Mothy, ces systèmes représentant de manière très
réaliste la circulation océanique général et l’ensemble des processus non présents dans Mothy
(courants de grande échelle, tourbillons, etc.). Une solution consiste alors à prendre le courant à base
de la couche de mélange océanique de ces système et à l’ajouter au courant calculé par Mothy, de
manière à lui apporter l’information manquante (il ne faut pas prendre en compte deux fois l’effet du
vent). Dans cette optique, Mercator Océan (océanographie opérationnelle) livre quotidiennement
des cartes de courants 2D à Météo-France, dont l’usage est laissée à l’appréciation du prévisionniste
en charge du système.
On souhaite trouver des solutions plus satisfaisantes d’intégration des courants issus des
systèmes Mercator dans Mothy. Pour ce faire, une étude préalable des caractéristiques de Mothy est
nécessaire afin de bien évaluer ses exigences, et les composantes océaniques importantes aux
applications de dérive. Il est tout aussi important d’évaluer la qualité des courants utilisé pour son
forçage, et de connaitre précisément leur capacité à représenter la réalité. Enfin, dresser une rapide
documentation de la zone d’étude aide à se faire une idée des phénomènes que le système va devoir
maîtriser.
Dans cette étude, nous avons produit et testé une nouvelle génération de courants
bidimensionnels élaborés à l’attention particulière de Mothy : la composante géostrophique du
courant, la composante moyenne du signal soustraite des effets moyen du vent et enfin une
extraction à une profondeur localement variable, directement sous la couche d’Ekman. Les résultats,
bien que modestes, furent cependant encourageants à une seconde série de test, avec cette fois-ci
un système opérationnel plus performant, prototype de remplacement du système Mercator actuel
pour la Méditerranée. L’apport en précision de ce nouveau système confirme que la bonne
description de la circulation, en particulier le positionnement des courants et des structures méso-
échelles joue un rôle clé dans les applications de dérive.
Les systèmes opérationnels disponibles à l’heure actuelle ont des résolutions de l’ordre du
12
ème
de degré, et ne sont pas suffisamment précis pour modéliser correctement la sub-méso
échelle, qui a un impact fort sur les dérives de nappes. Nous montrons toutefois qu’on peut utiliser
un forçage océanique avec un assez bon niveau de confiance dans les zones stables, à circulation très
marquée.