Role des transports oceaniques sur les variations de la rotation terrestre


Organisateur : Christian BIZOUARD et Pascal BONNEFOND (SYRTE)


Date prévue : Novembre 2017
Date définitive : 2017-11-01





Pour des périodes allant d’une heure à quelques années, on sait que l’hydro-atmosphère (océan, eaux, neiges et glaces continentales, air) joue un rôle prépondérant dans les variations de la vitesse de rotation et le déplacement du pôle de rotation par rapport à la croûte terrestre. Cependant, notre connaissance des transports océanique et des eaux douces reste lacunaire [Seoane et al 2011].

Une synergie française pour améliorer les modèles de circulation hydro-atmosphérique.
Pour pallier les défauts existants, océanographes, météorologues et astronomes français ou des collaborateurs étrangers très proches renforcent leur coopération dans l’espoir d’améliorer la modélisation, la prédiction et l’observation des transports de masse dans l’enveloppe fluide de notre globe. Cette initiative caresse un objectif d’indépendance vis à vis du consortium américain ECCO (Estimating the Circulation and the Climate of the Oceans) et du GeoForschungZentrum développant le Ocean Model for Circulation and Tides (OMCT) - qui sont les seuls organismes à produire de façon régulière les moments cinétiques océaniques. La première mesure entreprise est la production de moments cinétiques océaniques sur la base du modèle NEMO (Nucleus for European Modelling of the Ocean) par la société MERCATOR Océan (Romain Bourdallé-Badie) et leur comparaison aux Paramètres de Rotation de la Terre (PRT) et autres séries océaniques existantes. Depuis 2014 MERCATOR Océan est coordinateur européen du « Marine Core Service » de Copernicus et joue donc un rôle international dans la prévision océanique. En 2014 une série NEMO a été produite sur trente ans (1979 à 2012), et nous avons montré qu’elle présente une qualité comparable à celles des modèles ECCO et OMCT (http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/analysis/nemo/nemo.html ). La résolution temporelle, pour le moment de 1 jour, sera augmentée pour explorer à terme la gamme des fréquences diurnes et horaires.

Application à la prédiction.
La production des séries de moment cinétique océanique s’accompagne de prédictions, lesquelles pourront être ajoutées à celles des moments cinétiques atmosphériques pour prédire les irrégularités de la rotation terrestre. Si les prévisions météorologiques fournissent une excellente prédiction de UT1 en temps réel jusqu’à l’horizon d’une semaine, bien meilleure que celle fournie par extrapolation du signal passée (voir statistiques sur http://hpiers.obspm.fr/eop- pc/products/prediction/nmc.horizon.png ), ce n’est pas le cas du déplacement du pôle, pour lequel les redistributions de masse océaniques concurrencent celles de l’atmosphère. En principe, les prédictions océaniques changeront la donne, permettant une prédiction à moins 0.5 mas près à l’horizon de 2 jours.

Applications à la modélisation de la nutation :
La théorie comme l’observation démontre que le noyau fluide présente une nutation libre, de 430 jours dans l’espace, rétrograde diurne dans la Terre, se répercutant dans la nutation du manteau, la seule observée. La nutation du manteau est non seulement composée des termes réguliers de nutation luni-solaires « résonnant » à la fréquence de la nutation libre du noyau, mais aussi de la contre-partie de cette nutation libre. Celle-ci, atteignant 0.0005’’, est irrégulière en phase et en amplitude. Comme l’analyse met en évidence un amortissement avec un temps de relaxation d’environ 200 ans, un mécanisme excitatif est à l’origine du maintien de cette nutation et de ses variations. Si les redistributions de masse dans l’hydro-atmosphère ont la puissance requise, la nutation libre du noyau n’est pas reconstituée de manière satisfaisante. La clé du problème réside peut-être dans les défauts actuels du modèle océanique.