MODÉLISATION ET PRÉVISION OCÉANOGRAPHIQUES

Les expériences en laboratoire

L’état de l’océan (température, salinité…) et ses mouvements sont régis par des équations physiques connues : celles de la mécanique des fluides sur une planète qui tourne. Les mêmes équations régissent les mouvements de l’atmosphère et constituent le fondement de la prévision météorologique. L’existence et l’unicité de la solution de ces équations dites de Navier-Stokes sont une question ouverte de la recherche mathématique. Sous un angle plus physique, la complexité de ces équations traduit les interactions non linéaires de toutes les échelles du mouvement. En laboratoire, on se limite à certaines échelles d’espace et de temps pour étudier plus précisément certains aspects de la dynamique de ces mouvements.

Les expérimentations, permettant de mieux comprendre les phénomènes de la dynamique des océans, nécessitent des équipements coûteux et sophistiqués : souffleries, canaux à houle-vent, canaux hydrauliques. Ces outils permettent d’étudier expérimentalement la dynamique des tourbillons dans les milieux stratifiés, analogues à ceux des océans. Les ondes inertielles (ondes affectant dans la masse un fluide en rotation) sont aussi étudiées, afin de reproduire des phénomènes de marées. La formation des vagues par le vent, et notamment des vagues scélérates dévastatrices, se trouve au cœur de nombreux travaux théoriques et expérimentaux. L’étude du déferlement des vagues, des courants et du transport sédimentaire induit dans des zones côtières reste un enjeu scientifique, mais également sociétal à cause des changements climatiques rapides en cours.

D’autres outils, comme les cuves tournantes, permettent d’explorer le rôle de la rotation terrestre et de la couche limite entre l’océan et l’atmosphère.

Les expériences en laboratoire sont donc limitées au sens des échelles spatiales et temporelles qu’elles peuvent prendre en compte. Ainsi, la cuve tournante et la soufflerie ont des dimensions restreintes au bâtiment dans lesquelles elles se trouvent. Elles explorent donc une gamme limitée d'échelles dans des conditions de transfert choisies et ne couvrent qu'une partie des multiples interactions entre les petites et les grandes échelles (c’est-à-dire les non-linéarités des processus physiques). Pour autant, ces plateformes expérimentales en laboratoire permettent de vérifier la validité des équations et de préciser la dynamique des processus physiques à l’œuvre dans l’océan.