Mise en œuvre du Système mondial d’observation de l’océan

01 janvier 2008

par Mike Johnson*


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Introduction

Depuis la création de l’Organisation météorologique mondiale, la sécurité en mer a été l’une des principales motivations de la mise en place d’observations maritimes coordonnées sur le plan international. Au cours des 20 dernières années, on a observé un accroissement régulier de la demande de systèmes d’observation maritime à l’appui d’applications telles que l’initialisation de systèmes de prévision météorologique de plus en plus perfectionnés et à échéance de plus en plus longue, la gestion des zones côtières, l’optimisation de la pêche commerciale, le routage des navires, l’exploration et le développement des ressources offshore, la prévention et le nettoyage de la pollution et, tout récemment, la modélisation et la prévision du climat. Ces applications exigent des jeux mondiaux de données d’observation et des produits de prévision tant pour l’océan que pour l’atmosphère qui le surplombe.

Ce type de besoins interdisciplinaires a nécessité la mise en place de relations de travail toujours plus étroites entre océanographes et spécialistes de la météorologie maritime et l’élaboration d’une «approche systémique» de la coordination internationale des efforts nationaux de mise en œuvre. Par définition, un système mondial d’observation transcende les frontières internationales et permet de partager entre de nombreux pays les avantages comme les responsabilités. Conscientes de ces besoins, l’OMM et la Commission océanographique intergouvernementale (COI) de l’UNESCO ont constitué en 2001 la Commission technique mixte OMM/COI d’océanographie et de météorologie maritime (CMOM). La CMOM offre désormais un cadre intergouvernemental pour la planification et la coordination des systèmes mondiaux. Alors que les pays à vocation maritime se préparent à se rencontrer à nouveau à l’occasion de la troisième session de la CMOM, il parait opportun de réfléchir aux progrès accomplis au cours des 10 dernières années ainsi qu’aux enjeux à venir.

Plan de mise en œuvre

Le chapitre concernant l’océan du Plan de mise en œuvre du système mondial d’observation à des fins climatologiques, préparé par le SMOC dans le contexte de la Convention-cadre des Nations Unies sur le changement climatique (CCNUCC) (GCOS-92), fournit la feuille de route de la mise en œuvre du système. Le système d’observation des océans décrit dans le GCOS-92 est un système composite de systèmes, reposant sur des mesures satellitaires de qualité couvrant l’atmosphère et la surface de l’océan, sur des mesures in situ de la surface et de la couche sub-superficielle de l’océan et sur des mesures in situ de l’atmosphère sus-jacente.

Chaque sous-système apporte à l’ensemble ses points forts et ses limites; ensemble ils constituent le système composite de systèmes. La figure 1 illustre le système mondial initial de systèmes d’observation de l’océan. Outre les plates-formes illustrées dans la figure 1, deux autres composantes sont essentielles: les sous-systèmes de données et d’assimilation et la diffusion de produits.

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Figure 1 — Schéma du système composite initial d’observation de l’océan présentant l’état d’avancement par rapport aux objectifs du plan de mise en œuvre du SMOC (GCOS-92)    

Bien que ce système de base soit conçu pour répondre aux besoins climatologiques, l’ensemble des services maritimes tireront profit de la réalisation d’observations mondiales systématiques prévue par le plan de mise en œuvre. Le système appuiera la prévision météorologique mondiale et la prévision océanique côtière, les alertes en cas d’aléa maritime, la surveillance du milieu marin, les applications navales et beaucoup d’autres utilisations non climatiques.

Le système initial d’observation de l’océan repose sur des mesures mondiales de la température de la mer en surface, du niveau de la surface, des vents vectoriels en surface, de la couleur de l’océan et des glaces de mer à par tir de l’espace. Ces contributions satellitaires sont détaillées dans d’autres plans internationaux mais il est essentiel de maintenir une coordination étroite avec les systèmes in situ afin de procéder à une observation complète des océans.

L’un des besoins urgents et fondamentaux identifiés dans le plan de mise en œuvre GCOS-92, et confirmé par la CCNUCC et le Plan décennal de mise en œuvre du Système de systèmes mondial d’observation de la Terre (GEOSS), consiste à assurer une couverture mondiale des réseaux d’observation in situ. Ces réseaux comprennent notamment des bouées ancrées et dérivantes, des stations marégraphiques, des flotteurs profilants et des systèmes embarqués à bord de navires. La coordination des apports nationaux à ces réseaux relève du domaine d’activité de la CMOM ayant trait aux observations. Dans le chapitre du plan de mise en œuvre GCOS-92 consacré aux océans, la CMOM est identifiée comme agent d’application ou comme agent associé d’application de 21 des actions spécifiques. Ces dispositions ont été adoptées à titre de feuille de route ou de plan d’action dans le cadre du domaine d’activité de la Commission ayant trait aux observations. Le présent article résume le plan de travail de ce domaine d’activité, et notamment la coordination avec d’autres programmes mondiaux pour aider à construire la composante océanique mondiale du Système de systèmes d’observation.

Réaliser la couverture mondiale des réseaux d’observation in situ

Le domaine d’activité de la CMOM ayant trait aux observations comprend trois organes de mise en œuvre —Le Groupe de coopération pour les programmes de bouées de mesure (DBCP), l’équipe pour les observations de navires et le Groupe d’experts du Système mondial d’observation du niveau de la mer (GLOSS). Depuis la création de la CMOM, en 2001, un lien a également été établi avec le programme international de l’Argo. Ces dernières années, le domaine d’activité ayant trait aux observations a également oeuvré pour assurer la coordination au niveau mondial avec le programme international OceanSITES (Ocean Sustained Interdisciplinary Time Series Environmental Observation System), ainsi qu’avec le Projet international de coordination des données sur le carbone océanique (IOCCP). Ces programmes réalisent les principales activités internationales consacrées à la mise en place des systèmes mondiaux d’observation intensive des océans.

Les groupes de mise en œuvre de la CMOM se consacrent à la coordination du déploiement de bouées ancrées et dérivantes en haute mer, à la coordination des observations des navires marchands commerciaux qui sillonnent les océans du globe et à la coordination de l’exploitation des stations marégraphiques et, notamment, d’un noyau de stations que les Membres de l’OMM et les états Membres de la COI ont engagées pour aider à surveiller de manière systématique le niveau des mers du globe. Le programme Argo a pour objet la mise en place et le maintien d’un réseau de flotteurs profilants immergés. OceanSITES a entrepris de constituer un réseau mondial de faible densité de bouées océaniques ancrées de grande profondeur et de bouées immergées pour collecter de longues séries chronologiques de données de mesure des océans et des interactions océan-atmosphère. L’IOCCP ajoute les mesures du carbone aux mesures effectuées par les systèmes de bouées et les navires pour surveiller le rôle de l’océan dans le cycle mondial du carbone. Le soutien de tous ces grands programmes mondiaux internationaux est nécessaire pour construire un système complet d’observation des océans du globe et le fait de travailler ensemble devrait permettre des synergies de mise en œuvre importantes.

Des progrès majeurs ont été faits dans la mise en œuvre des réseaux d’observation depuis la première session de la CMOM, en 2001. Le système composite global d’observation in situ de l’océan mis en place a atteint un palier important en février 2005, lorsque sa mise en œuvre a dépassé les 50 %. À l’époque de la première session de la CMOM, le système était en place à environ 34 %, contre l’estimation actuelle de 59 % à l’approche de la troisième session. Ces pourcentages sont fondés sur les objectifs définis dans le plan de mise en œuvre du SMOC (GCOS-92). La figure 2 résume sous forme graphique les progrès des huit dernières années et le plan concernant les trois années à venir, tels qu’ils ont été présentés lors de la deuxième session de la CMOM. De grands progrès ont été faits mais la tâche n’est accomplie qu’à 60 %. Il est désormais évident qu’il ne serait pas réaliste de compter achever le système initial d’observation du climat océanique d’ici 2010, ainsi qu’il est prévu dans le plan de la figure 2. Son achèvement nécessitera d’autres investissements annuels importants de la part des Membres et des États Membres.

Figure 2 — Mise en œuvre passée et à venir des éléments in situ du système d’observation de l’océan. Le plan présenté lors de la deuxième session de la CMOM prévoit l’achèvement du système initial en 2010, ce qui exigera d’importants investissements annuels supplémentaires de la part des Membres et des États Membres.   johnson_2_fr

À ce jour, deux étapes essentielles ont été franchies: le Groupe de coopération pour les programmes de bouées de mesure a atteint en septembre 2005 l’objectif prévu de 1 250 bouées dérivantes de surface en service intensif et le Comité directeur de l’Argo a atteint en octobre 2007 l’objectif fixé initialement pour le système soit 3 000 flotteurs profilants opérationnels en service. Le réseau mondial de bouées dérivantes est devenu la première composante du Système mondial initial d’observation de l’océan (GOOS) à être mise en place. Il a fallu 10 ans pour atteindre ce point à partir du moment où la communauté internationale a démarré la mise en œuvre du GOOS avec la publication en 1995, par le Groupe d’experts pour le développement d’un système d’observation des océans, d’un document sur la conception scientifique du module commun du Système mondial d’observation de l’océan et du Système mondial d’observation du climat.

La durabilité sur le long terme reste un problème étant donné que beaucoup des programmes nationaux de l’Argo et des programmes du Groupe de coopération pour les programmes de bouées de mesure s’appuient encore sur des fonds destinés à la recherche. La pérennité se justifie tant pour la recherche que pour les applications opérationnelles. Les données des bouées dérivantes sont utilisées de longue date par les spécialistes du climat pour mesurer les changements de température de la mer en surface au niveau mondial et par les centres opérationnels pour l’initialisation des modèles de prévision du climat et du temps. La valeur des données Argo pour l’amélioration des prévisions océaniques a été démontrée. Le programme Argo est désormais en période de transition entre la phase de mise en place et la phase de maintenance dans la durée. Cette dernière phase va optimiser la conception du réseau, relever de nouveaux défis (par exemple, l’allongement de la durée de vie des flotteurs au-delà de quatre ans) et permettre d’améliorer davantage la qualité et l’utilité des données.

Perspectives concernant la mise en œuvre du Système mondial par les Membres et les États Membres

Groupe de coopération pour les programmes de bouées de mesure

  • Constituer et entretenir un réseau intensif de 1 250 bouées dérivantes de surface (désormais en place à 100 %) pour mesurer la température de la mer en surface et les courants de surface
  • Installer des baromètres sur toutes les bouées dérivantes (500 baromètres ajoutés actuellement en service) pour mesurer la pression au niveau de la mer
  • Étendre le réseau de bouées ancrées tropicales dans l’océan Indien (15 des 47 sites ont été mis en place) pour parfaire la couverture des zones équatoriales de l’Atlantique, du Pacifique et de l’océan Indien, moteur thermique du régime climatique et météorologique mondial
  • Coordonner son action avec le programme OceanSITES en vue d’une utilisation commune de plates-formes et d’un appui logistique

Équipe pour les observations de navire

  • Améliorer la communication, par les navires d’observation bénévoles (VOS), des conditions météorologiques maritimes et de l’état de la surface des océans (sur environ 6 700 navires recensés, moins de 2 300 transmettent régulièrement)
  • Recruter 250 navires dans le cadre du projet VOSClim (218 à ce jour), projet d’analyse climatologique de haute qualité des registres à long terme conservés par des navires commerciaux
  • Installer des systèmes automatiques d’observation météorologique sur des navires bénévoles (140 à ce jour) pour améliorer la transmission en temps réel de prévisions météorologiques et climatiques
  • Occuper entièrement les 51 lignes très denses et parcourues fréquemment de bathythermographes non récupérables définies lors de l’atelier de 1999 sur les couches thermiques supérieures de l’océan (41 lignes à ce jour) afin de mesurer la structure thermique de ces couches et les transports dans celles-ci
  • Coordonner son action avec le Projet international de coordination des données sur le carbone océanique afin d’employer des plates-formes et une infrastructure logistique communes pour effectuer des mesures physiques et chimiques dans l’océan mondial et l’atmosphère de surface

Groupe d’experts sur le Système mondial d’observation du niveau de la mer

  • Améliorer la transmission par des stations (176 seulement des 290 stations du réseau de base transmettent régulièrement) de mesures constantes de haute qualité des marées et du niveau de la mer
  • Mettre en œuvre le projet de stations de référence du SMOC portant sur 170 stations marégraphiques transmettant en temps réel et dans une position géocentrique (à ce jour, 91 stations transmettent en temps réel) afin d’assurer le suivi à long terme des changements climatiques et de seconder en temps réel les systèmes d’alerte aux tsunamis

Programme Argo

  • Constituer un réseau mondial de 3 000 flotteurs (désormais en service) pour mesurer la température et la salinité sous la surface des océans

Programme OceanSITES

  • Établir un réseau mondial de faible densité de bouées ancrées et de bouées immergées pour surveiller divers régimes océaniques et climatiques et mesurer la circulation océanique sur le plan mondial (43 sites sur 89 sont désormais en service)

Projet international de coordination des données sur le carbone océanique

  • Dresser, tous les 10 ans, un inventaire complet du carbone dans l’océan mondial au moyen de navires océanographiques (20 des 37 lignes ont désormais été étudiées) et suivre l’échange océan-atmosphère de dioxyde de carbone au moyen de navires bénévoles et de bouées ancrées

Surveillance de l’ensemble du système et comptes rendus de résultats

Un autre défi majeur à relever pour le domaine d’activité relatif aux observations de la CMOM consiste à dresser des rapports de performance faciles à comprendre et susceptibles d’aider à évaluer l’efficacité du système d’observation composite et à convaincre les gouvernements de dégager des ressources nécessaires pour atteindre les objectifs de mise en œuvre mondiaux. Les ressources actuelles ne permettront pas d’atteindre une couverture mondiale. Le JCOMMOPS, centre d’appui opérationnel de la CMOM, collabore avec le domaine d’activité relatif aux observations pour élaborer des cartes de base normalisées indiquant les besoins et les réalisations actuelles afin d’évaluer l’état du système d’observation et son efficacité et de produire des états récapitulatifs montrant comment l’évolution vers une couverture globale accroît l’efficacité des informations tirées des observations.

Une projection cartographique normalisée a désormais été approuvée dans le cadre du domaine d’activité ayant trait aux observations pour rendre compte de l’état et des progrès du système. Il s’agit d’une projection cylindrique équidistante, 90°N à 90°S, coupée à 30°E. Le JCOMMOPS utilise une série de couleurs normalisées pour illustrer la contribution de chaque pays. La performance du système est indiquée par une progression des couleurs (rouge, orange, jaune, vert, bleu), allant du rouge —pour représenter les mauvaises observations— au bleu pour les bonnes observations. Pour les mesures, les couleurs vont des tons chauds (rouge), utilisés pour les hautes températures, les valeurs généralement élevées et de faibles profondeurs, aux tons froids (bleu), pour les températures basses, les valeurs généralement faibles et de grandes profondeurs. Tous les Membres et États Membres sont encouragés à recourir à ces conventions pour cartographier leur apport au système d’observation.

Outre les statistiques sur les plates-formes calculées par le JCOMMOPS, il existe à présent des comptes rendus trimestriels de résultats pour la température de la mer en surface, la salinité de la mer en surface, les profils de température, les profils de salinité, les courants près de la surface et le stockage thermique dans la couche de mélange. Le coordonnateur du domaine d’activité ayant trait aux observations s’occupe actuellement d’intégrer des comptes rendus concernant d’autres variables océaniques définies par le GOOS et le SMOC. Ces comptes rendus peuvent être consultés sur le site du JCOMMOPS à l’adresse http://www.jcommops.org/network_status. La figure 3 présente un exemple du type de comptes rendus de résultats trimestriels disponibles, pour les profils de température sous la surface.

johnson_3_fr   Figure 3 — Rapport sur la situation et la mise en œuvre pour le troisième trimestre 2007; illustrant la mesure effective par l’actuel système d’observation de la variable essentielle que sont les profils de la température sous la surface par comparaison avec les exigences GOOS/SMOC d’un profil tous les 10 jours avec une résolution horizontale de 3° x 3°.

Un rapport intérimaire consolidé donnant les contributions par pays peut être consulté à la même adresse, où l’on trouve la liste des 73 pays, plus l’Union européenne, qui entretiennent des éléments du système composite d’observation de l’océan, ainsi que le nombre de plates-formes in situ et de consommables fournis par chaque pays. Ce rapport permet de suivre les progrès vers la mise en oeuvre du système océanique défini dans le plan de mise en oeuvre. Les Membres et les états Membres sont invités à consulter régulièrement ce rapport et à signaler toute éventuelle correction à y apporter à l’adresse opa@jcommops.org (les contributions au système d’observation ne figurent dans ce rapport que lorsque les données fournies à la communauté internationale sont conformes à la politique de l’OMM et de la COI en matière de données).

Une page Web a été mise en place afin qu’il y ait un portail unique avec des liens vers les sites Web des pays qui contribuent à la mise en oeuvre du Système mondial d’observation de l’océan. Ce portail unique a pour but d’illustrer le système de systèmes océaniques mis en place par la CMOM et les programmes partenaires. Ce portail vers les sites Web des centres nationaux est accessible par le biais du site du JCOMMOPS à l’adresse http://www.jcommops.org/network_status. Les Membres et les états Membres sont invités à consulter ce site Web et à signaler toute éventuelle correction à opa@jcommops.org.

Le coordonnateur du domaine d’activité s’occupe également de mettre sur pied un outil Web du Centre de surveillance du système d’observation (OSMC) offrant une capacité de suivi en temps réel avec serveur à accès direct et un moteur de recherche, et une visualisation des données pour l’analyse et l’évaluation des systèmes (http://www.osmc.noaa.gov/). Les données en temps réel et les métadonnées sont tirées de plusieurs sources, dont le Système mondial de télécommunications, le JCOMMOPS et des serveurs de données sur le Web et elles sont stockées sur les serveurs de l’OSMC durant cinq ans à des fins de consultation et d’analyse. Ce système complète le système de surveillance du JCOMMOPS, qui assure la collecte de métadonnées, le suivi mensuel et l’archivage sur le long terme de l’état du système d’observation et de son évolution. En utilisant les deux systèmes, les administrateurs de systèmes et les autres utilisateurs sont désormais en mesure de produire leurs propres comptes rendus personnalisés pour répondre à des besoins mondiaux et régionaux spécifiques en s’appuyant sur cette infrastructure de gestion des systèmes d’observation internationaux.

Travailler ensemble

Depuis le tsunami qui a ravagé la région de l’océan Indien en décembre 2004, la mise en place d’un système mondial complet d’alerte sur les aléas maritimes est devenue une priorité majeure dans le programme d’action international concernant les océans. Des possibilités de coordonner l’action de la CMOM et du programme OceanSITES avec de tels systèmes sont déjà évoquées, y compris la transmission de comptes rendus en temps réel des données des stations marégraphiques du GLOSS, le déploiement coordonné de bouées océaniques et l’utilisation de sites, de plates-formes et d’infrastructures logistiques communs pour les observations effectuées à des fins diverses. La mise en place coordonnée de composantes d’observation à l’appui des systèmes internationaux complets d’alerte en cas d’aléa maritime est désormais un élément prépondérant du programme de travail du domaine d’activité de la CMOM ayant trait aux observations.

La figure 4 présente un exemple de mise en oeuvre coordonnée d’un système. On peut y voir des opérations d’entretien d’une bouée chilienne d’alerte aux tsunamis effectuées à partir du navire de recherche américain Ronald H. Brown durant une mission climatologique menée en octobre 2007 pour assurer la maintenance annuelle de la station de bouée ancrée «Stratus» dans l’est du Pacifique. La bouée d’alerte aux tsunamis et la bouée Stratus (celle-ci est représentée sur la figure 1 qui présente le réseau mondial de bouées de référence) ont été mouillées en collaboration par une équipe américano-chilienne depuis un même navire. La bouée d’alerte aux tsunamis a été dotée de capteurs météorologiques afin d’en faire une plate-forme polyvalente. Cette même mission a également procédé au mouillage de bouées dérivantes pour le Groupe de coopération pour les programmes de bouées de mesure et de flotteurs profilants Argo. Une telle coopération internationale, interdisciplinaire et inter-programmes permettra la mise en oeuvre effective et efficace du Système mondial d’observation de l’océan.

Figure 4 — Maintenance d’une bouée chilienne d’alerte aux tsunamis assurée depuis le navire de recherche des états-Unis d’Amérique Ronald H. Brown par une équipe américano-chilienne au cours d’une mission climatologique de maintenance annuelle de la station océanique de référence «Stratus». Des capteurs météorologiques ont été installés sur la bouée d’alerte aux tsunamis afin d’en faire une plate-forme polyvalente. Cette même mission a également procédé au mouillage de bouées dérivantes pour le Groupe de coopération pour les programmes de bouées de mesure et de flotteurs profilants Argo.   tsunami buoy

Conclusion

Le fait d’avoir pu réunir les réseaux d’observations océanographiques et les réseaux de météorologie maritime sous le parapluie de la CMOM a montré l’efficacité d’une «approche systémique» de l’observation de la Terre. Si l’on se tourne vers l’avenir, le Quinzième Congrès météorologique mondial (Genève, mai 2007) a lancé un processus en vue d’intégrer les composantes d’observation de tous les programmes de l’OMM. Tout en proposant que le Système mondial intégré d’observation de l’OMM (WIGOS) se développe étape par étape, le Congrès a recommandé la mise en place d’un certain nombre d’activités pilotes, y compris l’intégration des programmes de la CMOM qui appuient l’exécution du Système mondial d’observation des océans et du Système mondial d’observation du climat, en travaillant avec d’autres organisations internationales clefs comme la COI. Ces projets pilotes favoriseront l’interopérabilité des systèmes de données océaniques au sein du Système d’information de l’OMM, la documentation et l’intégration complète des normes et bonnes pratiques au sein des communautés météorologiques et océanographiques, ainsi que la mise en place de systèmes appropriés de gestion de la qualité. Il est prévu que le projet pilote de la CMOM pour le WIGOS renforce l’accessibilité à des données d’une qualité éprouvée à la fois en temps réel et en mode différé, fournies selon des normes concertées, afin de répondre aux besoins croissants de la prévision numérique du temps, de la prévision océanique, de la prévision climatique, de la réduction des risques de catastrophe, des services maritimes et de la recherche sur les systèmes terrestres.


* Directeur de l’Office of Climate Observation de la NOAA et coordonnateur du domaine d’activité de la CMOM ayant trait aux observations

 

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