Modélisation de l'océan en contexte réaliste

Participants : Eric Blayo, Laurent Debreu, Christian Puel, Jacques Verron

Mots clefs : océanographie, couche-limite, prédicibilité, décomposition de domaine, calcul parallèle

La modélisation des circulations océaniques dans un contexte réaliste et l'utilisation ``opérationnelle'' des modèles posent de nombreux problèmes spécifiques, de type méthodologique, numérique ou encore algorithmique. D'une part, la complexité de l'environnement réel (irrégularité des côtes, de la bathymétrie, variabilité des forçages atmosphériques, ...) met à jour des difficultés dans la représentation des phénomènes réels qui sont absentes des simulations en configuration académique. D'autre part, les dimensions des problèmes réels sont telles qu'elles impliquent l'utilisation d'algorithmes efficaces, adaptés aux architectures des supercalculateurs.

• J. Verron et E. Blayo ont abordé le problème, encore très ouvert, de la représentation des phénomènes de séparation de la côte des grands courants de bord Ouest, tels que le Gulf Stream. En adaptant la théorie analytique de couche limite de Munk, ils ont développé une nouvelle formulation numérique de la condition de non-glissement. Cette formulation, comparée à de nombreuses autres dans le cadre de configurations académiques mais aussi d'un modèle de l'Atlantique Nord, est apparue comme menant à la meilleure représentation du détachement du jet. [17]
• Le développement récent des satellites d'observation de l'océan permet de disposer pour la première fois de mesures altimétriques simultanées en provenance de 2 satellites, et ces observations multi-satellites se généraliseront probablement dans les années à venir. Dans le cadre d'un modèle de l'Atlantique Nord, E. Blayo et al. ont réalisé un certain nombre de simulations numériques avec assimilations de mesures altimétriques satellitaires afin d'évaluer le gain obtenu dans la reconstitution des circulations océaniques, et notamment des circulations profondes, lorsque les données de deux satellites, voire 3, sont disponibles. [19]
• Les progrès dans le réalisme des résultats des modèles et l'émergence d'une demande en océanographie ``opérationnelle'' amènent à envisager la prévision du ``temps océanique'' à court terme, par analogie avec le temps atmosphérique. P. Brasseur et al. ont étudié les capacités prédictives d'un modèle quasigéostrophique, en estimant notamment certains temps caractéristiques, et leur dépendance par rapport à l'état actuel de l'océan [10,24].
• Les coûts élevés des modèles de circulation océanique et le développement actuel des calculateurs massivement parallèles amènent logiquement à adapter les modèles à ces nouvelles plateformes. Dans le cadre d'un DEA, L. Debreu a optimisé et comparé les performances de deux méthodes de décomposition de domaine appliquées à la résolution d'équations d'Helmholtz rencontrées dans les modèles océaniques. Ce travail a ensuite été intégré par C. Puel dans un modèle quasigéostrophique réaliste de circulation océanique [38,47].