1.1 L'expérience TOGA-COARE

L'expérience internationale COARE pour "Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment" fait partie du programme TOGA (Tropical Ocean and Global Atmosphere). Cette expérience est la plus ambitieuse de ce type depuis l'expérience ETGA (GATE en anglais) qui s'était déroulée en 1974 dans l'Atlantique.

Le programme international TOGA a été lancé en 1985, pour une durée de 10 ans, dans le cadre du Programme Mondial de Recherche sur le Climat (PMRC), commun à l'Organisation Météorologique Mondiale (OMM) et au Conseil International des Unions Scientifiques (CIUS).

Le programme TOGA a pour objectifs :

• de déterminer la prédictabilité du système couplé océans tropicaux-atmosphère globale, en comprenant les mécanismes et processus physiques liés à cette prédictabilité;
• de modéliser ce système couplé dans le but de prévoir ses fluctuations;
• de fournir les connaissances scientifiques de base qui permettront d'améliorer les réseaux d'observations et de transmissions en temps réel des données, en vue de prévoir les évolutions climatiques.
  

L'importance de la région du pacifique ouest dans la génèse des évènements ENSO, les difficultés pour comprendre et modéliser le couplage océan-atmosphère très marqué de cette région (mauvaise connaissance particulièrement des flux à l'interface et des systèmes précipitants), ont rendu nécessaire le développement d'une expérience étudiant de manière intensive tant au niveau atmosphérique qu'océanique, la région du pacifique tropical ouest: COARE.

Le programme TOGA-COARE a pour but de décrire et de comprendre, dans cette région d'eaux chaudes du pacifique ouest :

• les principaux processus responsables du couplage océan-atmosphère;
• les principaux processus atmosphériques organisant la convection;
• la réponse océanique aux forçages atmosphériques (vent et flottabilité à l'interface air-mer);
• les interactions multi-échelles qui étendent l'influence océanique et atmosphérique de cette région à d'autres régions et vice versa.
  

L'expérience COARE a fait appel à un effort de recherche international. Plus de 700 techniciens, ingénieurs et scientifiques d'une vingtaine de nations, ainsi que les équipages de 13 navires (australien, chinois, français, japonais et américains) et de 7 avions (australien, britannique et américains), ont participé en effet à l'obtention de ces observations.
L'intérêt premier de COARE est de réunir dans cette région tropicale clé des moyens d'observation à la fois de l'atmosphère, de l'océan et des échanges entre les deux milieux. Les instruments de mesure déployés dans l'expérience COARE représentent ce que la communauté internationale sait faire de mieux à l'heure actuelle. Cette concentration de moyens a été déployée à l'intérieur d'un réseau de trois domaines imbriqués d'échelles spatio-temporelles décroissantes (Figure 1.1).

  

Figure: Domaine d'étude

Le domaine le plus grand couvre une région de 4000 km de long sur 2000 km de large (LSA) avec un système de sondages verticaux renforcés, permettant la description de la circulation atmosphérique à cette échelle. A l'intérieur de cette maille, une zone plus restreinte (OSA), formant un hexagone de 1000 km de coté, est dédié à la documentation des systèmes précipitants (Fig. 2). Dans cette région, les 7 avions mis en oeuvre ont effectué de nombreuses mesures et de hautes cadences de sondages verticaux ont été effectués (6 radars ST mesurant le vent en continu étaient par exemple présents). Les mesures realisées dans cette zone permettront de déterminer précisement les transferts horizontaux et verticaux d'eau et de chaleur effectués par les systèmes précipitants. Les radars Doppler sur bateaux et sur avions sont des éléments clés dans cette détermination. Au sein de l'OSA, dans un carré de 500 km de coté (IFA), un grand nombre de moyens de mesure de flux de surface ont été réunis sur plusieurs bateaux et sur des mouillages.

 

Figure: IFA

Ces mesures de flux reposant sur toutes les techniques disponibles (méthodes de corrélation, de dissipation, ...) étaient aussi effectuées de manière complémentaire par 5 des avions sur des domaines temporels moindres mais plus étendus spatialement. En parallèle avec l'échantillonage de l'atmosphère par avions, radars et sondages, les 500 premiers mètres de l'océan ont aussi été l'objet de mesures intensives grâce aux 15 bateaux participants, à un réseau de mouillages renforçant le mouillage TAO et à la mise en place de bouées dérivantes. Ces moyens océanographiques mesurant essentiellement les courants, la salinité et la température, permettront pour la première fois de réaliser des bilans de ces quantités sur la région.
En France, cette expérience mobilise une importante communauté scientifique. Les principaux laboratoires impliqués sont : le CNRM (Centre National de Recherches Météorologiques, Météo-France-CNRS), le CETP (Centre d'étude des Environnements Terrestre et Planétaires, CNET-CNRS), le LMD (Laboratoire de Météorologie Dynamique, CNRS), le LA (Laboratoire d'Aérologie, CNRS-Université Paul Sabatier de Toulouse), le LODYC (Laboratoire d'Océanographie Dynamique et de Climatologie, CNRS-Université de Paris 6-ORSTOM), le groupe SURTROPAC ("Surveillance Tropicale Pacifique", Centre ORSTOM de Nouméa).