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L’océan est le siège de mouvements complexes, à des échelles diverses et au caractère chaotique. Les observations par satellite et les méthodes d’estimation de l’état de l’océan permettent d’analyser ces phénomènes.
Contexte
L’océan n’est pas statique. Il abrite une multitude de courants et d’autres perturbations dynamiques de ses propriétés, telles que le niveau de la mer, la température et la salinité, qui influencent le climat.
La dynamique océanique est étudiée à travers des équations de la mécanique des fluides, souvent résolues par des simulations numériques. Les mes peuvent être réalisées in situ lors de campagnes océanographiques ou à distance via des instruments de télédétection.
Observations spatiales
Depuis les années 1970, la télédétection a révolutionné l’océanographie physique. Actuellement, la flotte de satellites comprend un peu plus de vingt unités. Ces satellites ment des signaux électromagnétiques, mais leur capacité à pénétrer l’eau est limitée, ne fournissant des données qu’à la surface de l’océan.
Depuis les années 1990, l’altimétrie satellitaire permet de mer le niveau de la mer avec une précision d’environ un centimètre, apportant des informations cruciales pour la compréhension de la dynamique océanique.
Modèles et estimations
L’altimétrie satellitaire cartographie deux classes de mouvements océaniques : les grandes structures de courants et de tourbillons, ainsi que la marée. Les courants et tourbillons ont une taille typique d’environ 100 km et évoluent sur une échelle de temps d’environ une semaine.
Pour extraire des informations à partir des données, des algorithmes sont utilisés, basés sur des connaissances physiques et des traitements statistiques. L’échantillonnage des données satellites reflète les orbites des satellites, avec un temps de revisite d’environ dix jours et une distance entre les traces d’environ 300 km.
Un premier exemple : cartographier les courants et tourbillons océaniques
Les courants de surface sont associés à des anomalies du niveau de la mer. Ces courants peuvent être estimés à partir de perturbations du niveau de la mer, à condition que les estimations soient continues dans l’espace.
Pour produire ces estimations, on utilise des méthodes telles que l’interpolation optimale, qui calcule la valeur du niveau de la mer en chaque point en fonction des observations adjacentes.
Un second exemple : cartographier la marée
La marée, générée par l’attraction des astres, présente une régularité qui permet d’établir des modèles pour prédire les variations du niveau de la mer. Ces modèles sont souvent basés sur la décomposition en séries de Fourier.
Conclusion
Les méthodes d’estimation basées sur l’observation illustrent la complexité de la dynamique océanique. Les algorithmes opérationnels prennent en compte les incertitudes de modélisation et d’observation. L’altimétrie satellitaire, renforcée par de nouveaux instruments, ouvre des perspectives inédites pour l’océanographie physique.
Source : Interstices
