NEMO : un modèle d'océan européen

Mardi, 1 avril 2008

Un Accord de Consortium européen a été signé en janvier dernier entre le CNRS, le GIP Mercator-Océan(1), le MET Office (Royaume-Uni), le Natural environment research council du National oceanography centre of Southampton (NERC NOCS, Royaume-Uni) autour de la plate-forme de modélisation de l'océan NEMO(2), utilisée pour la recherche fondamentale, l'océanographie opérationnelle et les prévisions saisonnières et climatiques. Cet accord couronne 28 années de recherches océanographiques et de développements techniques coordonnés par le Laboratoire d'océanographie et du climat : expérimentations et approches numériques (LOCEAN/IPSL)(3) et réalisés au sein de nombreux laboratoires français (Paris, Toulouse, Brest, Grenoble, etc.) et étrangers.

Un modèle, qu'est-ce que c'est ?

Un modèle d'océan est une représentation simplifiée de l'ensemble des processus physiques et biogéochimiques qui se déroulent en son sein et à ces interfaces avec les autres composantes (atmosphère, continents...). Il repose sur des lois physiques qui sont mises en équation dans des programmes informatiques. Ces lois impliquent des variables qu'il s'agit de déterminer (température, salinité, vitesse, caractéristiques de la glace de mer, nitrates, carbone...). Pour ce faire, la Terre est découpée selon un maillage en 3 dimensions, chaque maille représentant un certain volume. Partant d'un état initial, les valeurs des variables sont périodiquement calculées à l'intérieur de chaque maille, typiquement toutes les heures pour l'océan. Plus la grille est fine et les équations prises en compte complexes, plus le nombre de calculs à effectuer à chaque pas de temps est élevé. De tels calculs nécessitent l'usage de supercalculateurs.
Il est possible de faire tourner le programme soit en le contraignant régulièrement par des données (pour les prévisions à court terme par exemple), soit sans le contraindre mais en le couplant à d'autres modèles d'atmosphère, de surfaces continentales... (pour la prévision climatique par exemple).

Un peu d'histoire...

La modélisation de l'océan a démarré en France il y a 28 ans, juste après celle de l'atmosphère. Depuis, les progrès de la modélisation ont suivi les avancées des connaissances fondamentales en océanographie et des développements technologiques (puissance des supercalculateurs, débit des réseaux...). Cette longue construction d'un outil de modélisation fiable a été portée par l'ensemble de la communauté française de recherche fondamentale, tous organismes confondus. La plate-forme a été reconnue Outil National de l'INSU en 2003.

Biodiversité des utilisateurs de NEMO

Carte des pays du monde utilisateurs de NEMO (en vert foncé). © LOCEAN/IPSL, Équipe Système NEMO. Aujourd'hui, NEMO est largement utilisé dans de nombreux pays, mais surtout par des utilisateurs très divers, ce qui contribue fortement à garantir sa solidité, sa fiabilité ainsi que sa capacité d'évolution et de progrès. Il est utilisé par :

  • la recherche fondamentale pour améliorer la connaissance de l'océan ;
  • les applications opérationnelles de prévision de l'état de l'océan (Mercator-Océan en France, UKMO en Grande-Bretagne, DFO au Canada, INGV en Italie) ;
  • les applications de prévisions saisonnières (Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme) et climatiques (prévisions pour le GIEC(4)).

L'accord de Consortium européen

Par cet accord, tous les partenaires sont directement impliqués dans les décisions concernant les développements futurs de NEMO. Ils assurent la gestion et la coordination du travail de l'Équipe Système chargée de faire évoluer la plate-forme, chacun d'eux s'engageant à mettre à disposition de cette équipe l'équivalent d'au moins un spécialiste par an. La mise en place de cette structure adaptée permettra la poursuite, dans les meilleures conditions possibles, des progrès des connaissances et de leurs applications dans le domaine de l'océanographie et de la prévision climatique.


Variabilité du niveau de la mer (en mètres) au cours de l'année 2001. Les résultats (en haut) de la simulation à l'aide de la configuration ORCA12 de NEMO sont en très bon accord avec les données (en bas) issues des observations des satellites altimétriques Topex-Poseidon, ERS-2 et Geosat FO. © Mercator-Océan.

Note(s): 
  1. Mercator-Océan est un opérateur français de prévision océanique, chargé de décrire, à tout instant et en tout lieu, l'état de l'océan.
  2. La plate-forme NEMO (Nucleus for european modelling of the ocean) calcule, en trois dimensions, l'état et l'évolution de l'océan, tant d'un point de vue physique (courants marins, température et salinité) que biogéochimique (traceurs et nutritifs), ainsi que la glace de mer. Il est la suite du modèle OPA.
  3. Laboratoire d'océanographie et du climat : expérimentations et approches numériques (CNRS, Université Paris 6, MNHN, IRD) de l'Institut Pierre-Simon Laplace (LOCEAN/IPSL). Jusqu'au 31 décembre 2004, ce laboratoire s'appelait le Laboratoire d'océanographie dynamique et de climatologie (LODYC).
  4. Pour le rapport 2007 du Groupe intergouvernemental d'experts sur l'évolution du climat (GIEC), sur les 15 modèles de prévision climatique utilisés par la communauté internationale, 2 ont utilisé NEMO : les modèles de l'IPSL et de Météo-France.
Pour en savoir plus: 
Contact(s):
  • Claire Lévy, LOCEAN/IPSL
    claire [dot] levy [at] locean-ipsl [dot] upmc [dot] fr, 01 44 27 27 48
  • Gurvan Madec, LOCEAN/IPSL
    Gurvan [dot] Madec [at] locean-ipsl [dot] upmc [dot] fr, 01 44 27 71 61

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