MERSEA : mise en place du premier système européen d'océanographie opérationnelle

Développer et mettre en place un système unique au monde d'observation, de modélisation, et de prévision de l'océan mondial et des mers régionales européennes. Tel était l'objectif, en 2004, du projet MERSEA, coordonné par l'Ifremer et fédérant 40 instituts et agences européennes, dont le CNRS, Mercator Ocean, CLS et Météo-France. Quatre ans plus tard, le but est atteint avec la mise en place du premier système européen d'océanographie opérationnelle. MERSEA fournit aujourd'hui une vue complète de l'état de l'océan mondial et des principales mers régionales européennes. Le programme est financé en partie par la Commission européenne dans le cadre du développement de la composante océan et applications marines de GMES (Global Monitoring for Environment and Security, Système Global d'Observation de l'Environnement pour la Sécurité en français).


Un projet intégré

Le système Mersea est basé sur la collecte systématique de toutes les données d'observation de l'océan disponibles par satellites, navires et bouées. Ces données sont transmises en temps quasi réel vers des centres spécialisés, qui les combinent dans des modèles numériques de circulation océanique, pour analyser à tout moment l'état du milieu marin et prédire son évolution sur quelques jours à quelques semaines.
La démarche est semblable à celle des prévisions météorologiques, à la différence qu'elle intègre, en plus des données physiques (courants, niveau de la mer, température, salinité), des informations liées à la bio-géochimie et aux écosystèmes.
Le projet Mersea a permis la mise en place et la coordination des différents centres de traitement de données et de prévision et leur intégration au niveau européen. Les principaux centres, situés en France, Italie, Royaume-Uni, Norvège, et Danemark, fournissent ainsi régulièrement des synthèses d'observations, des analyses et des prévisions. Le système couvre l'océan mondial et les mers régionales européennes (Arctique, Baltique, Atlantique Nord Est Mer du Nord, et Méditerranée).

Des applications et des utilisateurs très variés

Les données et les informations sur l'état de l'océan fournies par Mersea sont utilisées dans de nombreux domaines, elles sont destinées à des utilisateurs intermédiaires tels que :

- les scientifiques pour leurs études climatiques et océanographiques ;
- les services de prévision météorologique (pour améliorer les prévisions de cyclones et saisonnières),
- les acteurs européens (Agence Européenne de Sécurité Maritime) et nationaux de la sécurité en mer en particulier pour la lutte et la prévention contre les pollutions maritimes (recherches et sauvetage en mer, dérives d'objets et de nappes d'hydrocarbures) ;
- les agences nationales ou européennes chargées de fournir des indicateurs sur l'environnement marin (Agence Européenne de l'Environnement) ;
- la gestion éco-systémique des pêches ;
- l'assistance à l'industrie offshore ;
- les sociétés de service maritime (routage de navires) ;
- les conventions internationales sur le suivi et l'amélioration de l'environnement marin ;
- les agences responsables du suivi marin plus proche des côtes.

Le succès d'une architecture originale

Le système Mersea est constitué d'un réseau de Centres de Données Thématiques (dont par exemple le centre Coriolis à Brest) chargés d'élaborer des jeux de données de haute qualité et de Centres de Suivi et de Prévision (dont Mercator Océan, situé à proximité de Toulouse) qui effectuent la synthèse et les prévisions pour fournir un service homogène aux utilisateurs. Cela est rendu possible grâce à l'existence d'une infrastructure de gestion de l'information et à des réseaux de transmission européen efficaces. Plusieurs services météorologiques nationaux (Météo-France, Met Office en GB, météo danoises et norvégiennes) également actifs dans le domaine de l'océanographie et de la modélisation des interactions océan-atmosphère ont participé au projet Mersea, en apportant notamment les ressources de calcul de pointe (supercalculateurs) indispensables aux centres de suivi et de prévision.

Les données forment la base du système : - les satellites fournissent des informations sur le niveau de la mer et ses infimes variations liées aux courants, les glaces de mer, la température de surface, les vagues, le vent ; De plus l'observation de la couleur de la mer permet de déterminer les concentrations de chlorophylle et de plancton et les matières en suspension ;

- des réseaux de bouées et de navires fournissent des mesures en profondeur de température et de salinité (et bientôt d'oxygène). Le projet a contribué au développement voire à la mise en oeuvre de ces réseaux (études de capteurs, flotteurs du réseau ARGO, engins planeurs sous marins autonomes).

Ces données sont ensuite collectées dans des centres de calcul qui constituent le coeur du système. Ils les combinent dans des modèles numériques pour estimer au mieux l'état actuel de l'océan et prédire son évolution.
Les services consistent dans la mise à disposition des données et leur visualisation, l'expertise, mais aussi dans l'élaboration d'informations spécifiques à la demande d'utilisateurs particuliers.

L'Ifremer, plusieurs laboratoires du CNRS, Météo-France et MERCATOR Océan ont fortement participé au développement du projet Mersea. Leurs contributions couvrent un large spectre de compétences. En effet, les activités de recherche sont essentielles pour garantir la qualité des données et la performance des systèmes, mais aussi pour favoriser l'émergence de nouveaux concepts, l'élaboration des outils et, bien sûr, aider au passage du système vers l'opérationnel.
Les travaux des différents partenaires ont porté sur des domaines aussi divers que la validation des données et l'élaboration de produits uniformes à partir d'observations diverses ; la conversion des signaux fournis par les satellites en paramètres physiques (plancton, concentration de glace, flux de chaleur, courants, présence d'hydrocarbures) ; la mise au point de codes de calcul efficaces et réalistes pour estimer l'évolution de l'océan ; la représentation des phénomènes bio-physiques et la modélisation des éco-systèmes ; les techniques d'assimilation de données, et enfin la mise au point d'indicateurs permettant une compréhension synthétique par diverses communautés d'utilisateurs des phénomènes océaniques prévus.

La suite du projet : le Service Marin de Base (Marine Core Service)

Le système Mersea est aujourd'hui pré-opérationnel. Il s'agit désormais d'assurer la transition vers un système pleinement opérationnel sur les plans techniques, scientifiques et de l'organisation. Des évolutions vont se poursuivre avec le projet MyOcean qui sera piloté par Mercator Océan. La phase de développement du projet Mersea, et sa consolidation avec MyOcean, aboutissent à la mise en place du Service Marin de Base. Ce futur système s'inscrit dans dans une démarche européenne (le Système Global d'Observation de l'Environnement pour la Sécurité, développé par l'Agence Spatiale et la Commission Européennes), dont il constitue une des composantes principales et dans un contexte international (Système Mondial d'Observation de l'Océan, et GEOSS : Global Earth Observing System of Systems).