OCEAN VERT Prévisions de dérive des Sargasses Mercator Ocean développe un nouveau système opérationnel de prévision sur l’arc antillais ARCAN36

Le développement et la dérive des algues Sargasses sont au départ des phénomènes naturels. Découvertes par les grands navigateurs explorateurs du XVème siècle, ces algues se concentraient principalement dans la mer dite des Sargasses se situant au nord-ouest de l’Atlantique tropical et au nord des Antilles. Mais depuis 2010, de grandes quantités de Sargasses sont observées des côtes ouest-africaines jusqu’au Golfe du Mexique : on parle alors de la « Grande Ceinture des Sargasses » (« The Great Atlantic Sargassum Belt », Wang et al., 2019). 

A quoi peut être dû ce changement depuis 2010 ? Plusieurs hypothèses sont possibles : 

  • L’apport des nutriments par l’Amazone dû à la déforestation et à l’intensification de l’agriculture en Amazonie, mais cette piste ne semble pas évidente (Jouanno et al., 2021). 
  • Le réchauffement de l’Atlantique tropical. 
  • Des changements de conditions hydrodynamiques. 

Aucune de ces hypothèses n’ont totalement été explorées pour le moment. C’est probablement parce que la prolifération des Sargasses, leur formation et leur transport vers les Caraïbes résultent de processus biologiques et hydrodynamiques toujours méconnus : 

  • Peu d’études ont été réalisées sur la physiologie des ces espèces et leur réponse à l’environnement. 
  • Les vagues, le vent et les courants affectent directement la dérive des radeaux de Sargasses. L’ étendue des radeaux, leur forme et leur épaisseur (pouvant atteindre les 10m) jouent aussi un rôle dans leur dérive. Les modèles de dérive devront prendre en comptes au mieux ces différents aspects. 
  • Les Sargasses ont tendance à s’aligner avec le vent sur des lignes de 10 à 100km de long et de 1 à 2 km de large. L’amélioration de nos connaissance sur ces processus d’agrégation, et leur prise en compte dans les modèles numériques permettront d’obtenir de meilleures prévisions de dérive des algues. 

La surabondance  et l’échouage de ces algues en particulier cette dernière décennie sur les côtes antillaises, d’Amérique centrale et du Brésil est un véritable fléau engendrant d’importants problèmes socio-économiques, écologique et sanitaire : les algues envahissent les plages les plus populaires, les ports et les baies, elles empêchent la navigation et la pêche locale, et une fois échouées, elles dégagent un gaz nauséabond toxique (à base de sulfure d’hydrogène et d’amoniaque). 

Cette question préoccupe les instances internationales et nationales.  

La Commission Océanique Inter-gouvernementale de l’UNESCO (IOC-UNESCO) pour les Caraïbes et les régions environnantes (IOCARIBE), son alliance régionale avec GOOS (IOCARIBE-GOOS), et GEO Blue Planet travaillent avec des organisations partenaires et des parties prenantes pour développer un système d’information et d’alerte multirisque se focalisant d’abord sur la dérive de nappes de pétrole et la dérive des Sargasses.  

Par ailleurs, de nombreux projets de recherches français ont été récemment lancés concernant la détection et la prévision de dérive des radeaux de Sargasses tels que le projet FORESEA dans lequel MOi est partenaire. Dans le cadre d’une convention de 18 mois signée le 23 Novembre 2020 avec le Ministère de la Transition Ecologique (MTE), et c’est l’objet de cet article, MOi s’engage à fournir à Météo-France des données de courants de subsurface fiables et plus précises sur la région de l’Arc Antillais, afin d’améliorer les prévisions de dérive des Sargasses et en particulier mieux anticiper les épisodes d’échouage massif de ces algues sur les côtes de la Guadeloupe et de la Martinique.  

TYPE DE SYSTEME/ SPECIFICITES

Nous venons de voir dans l’introduction qu’un moyen d’atteindre de meilleurs scores de prévision de dérive des radeaux de Sargasses était d’améliorer les modèles de dérive en prenant en compte certaines caractéristiques hydrodynamiques. MOi livre jusqu’à présent à Météo-France les courants de subsurface (moyennés sur les 100 1ers mètres et aussi sous la couche d’Eckman) issus du modèle global au 1/12° (GLO12), pour forcer le modèle de dérive MOTHY configuré ici pour le suivi des Sargasses et permettant d’obtenir des prévisions à court terme (typiquement 10j) de dérive des algues sur les Antilles et la Guyane. Le forçage de MOTHY par des courants de subsurface de plus haute résolution permettraient d’améliorer ces prévisions.  

Dans le cadre de la convention avec le MTE, MOi développe un modèle régional au 1/36° de l’Arc Antillais, pourvu d’un forçage par la marée et dont la solution de basse fréquence et de grande échelle est rappelée vers la solution de GLO12 qui lui est assimilé, (il s’agit d’une méthode dite de Spectral Nudging). La configuration régionale appelée ARCAN36, d’abord développée, testée et validées en mode R&D, est ensuite intégrée dans la chaine opérationnelle afin de pouvoir produire au final des prévisions de courant à 10j pour Météo-France. Avant la mise en production opérationnelle, à partir d’une simulation de référence sur l’année 2019, MOi s’efforcera de montrer l’apport de la haute résolution en comparant les résultats obtenus par ARCAN36 et GLO12 sur les caractéristiques hydrodynamiques de la région de l’Arc Antillais et par validation aux données observées (issues principalement de CMEMS). Météo-France regardera quant à lui l’impact du forçage des courants de haute résolution sur les prévisions de dérive des Sargasses. 

APPLICATIONS 

Météo-France livre un bulletin de prévision aux autorités locales de Guadeloupe et Martinique. Il permet de les alerter afin d’anticiper les risques associés à l’arrivée massive des algues. ARCAN36 permettra une amélioration des prévisions de dérives des radeaux de Sargasses, fournies au travers de ce bulletin.  

Au sein de MOi, ce travail s’inclut dans « les chantiers Océanographie Opérationnelle », plus particulièrement le « chantier Analyse et Prévision » et le « chantier Outil Commun de Validation ». Pour le « chantier Analyse et Prévision », ce travail permet de tester et améliorer la capacité de MOi à mettre rapidement et efficacement en place un système régional opérationnel de haute résolution sur une région donnée et pour une application, un besoin particulier. Pour le « chantier Outil Commun de Validation », ce travail permet de développer des outils de diagnostiques, de récupérer et adapter des outils déjà existants, le tout intégré dans une toolbox de validation régionale documentée et hébergée sous gitlab, accessible à tous à MOi. 

L’équipe ARCAN36  Sylvain CAILLEAU, rédacteur, Laurent BESSIERES, Guillaume Reffray & Jean-Michel LELLOUCHE 

Via ce projet, l’objectif de MOi est donc de pouvoir facilement déployer et valider ce genre de système n’importe où sur l’océan global et pour une toute autre application. 

 

 

REFERENCES

Partenariat MOi avec l’équipe PREVIMAR de Météo-France (interactions avec Pierre Daniel et Denis Paradis).  

Partenariat de MOi dans le projet FORESEA (interaction avec Julien Jouanno et Léo Berline). 

Jouanno, J., Moquet, J. S., Berline, L., Radenac, M. H., Santini, W., Changeux, T., Thibaut, T., Podlejski, W., Menard, F., Martínez, J.M., Aumont, O., Sheinbaum, J., Filizola, N., and N’Kaya, G. D. M.: Evolution of the riverine nutrient export to the Tropical Atlantic over the last 15 years: is there a link with Sargassum proliferation?, Environ. Res. Lett., 16, 034042, https://doi.org/10.1088/1748-9326/abe11a, 2021.  

Wang, M., Hu, C., Barnes, B. B., Mitchum, G., Lapointe, B., and Montoya, J. P.: The great Atlantic Sargassum belt, Science, 365, 83–87, 2019. 

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