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Tara Oceans : les satellites et les gliders au service des océanographes

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Pourquoi plonger une sonde de prélèvement ici plutôt que là ? Lorsque l'on est au milieu de l'océan, il faut demander aux satellites ou envoyer des gliders en éclaireurs. Efficace mais pas si simple, comme nous l'explique Fabrizio d'Ortenzio, participant à Tara Oceans et océanographe à Villefranche-sur-mer, là où a été conçue la « rosette » et là où l'on observe en continu le courant Ligure depuis la fin du XIXe siècle.

Au large des Marquises, dans l'océan Pacifique, un glider a été utilisé depuis le Tara, et non depuis la terre. Hervé Legoff et Mathieu Oriot sont ici en train de le récupérer. © Sybille d'Orgeval/Tara Expéditions

Mesurer en plusieurs endroits la température, la salinité, le courant ou les populations de plancton le long de la route d'un navire peut réserver des surprises. Les océans, en effet, sont parcourus de courants, qui vont parfois d'un continent à l'autre et peuvent s'enrouler en une boucle. Ces mouvements circulaires, emportés par la force de Coriolis, s'appellent des gyres ou des tourbillons, et sont de tailles très variables. « Ce sont les structures de la mer, explique Christian Sardet, biologiste au CNRS et spécialiste du plancton. Les petits tourbillons peuvent faire une cinquantaine de kilomètres de diamètre et même se déplacer jusqu'à 6 milles nautiques en deux ou trois jours. »

Résultat : si, sans le savoir, les océanographes envoient leurs sondes au milieu, dans l'eau en quelque sorte enfermée au centre du tourbillon, puis dans le courant puis enfin au-delà du gyre, les conclusions seront complètement faussées. Il faut donc savoir repérer ces structures mouvantes. Mais, à l'œil, depuis le navire, elles sont difficilement détectables. De tels tourbillons, immenses, sont bien calmes.

Un glider en train de remonter, en Méditerranée, près de Chypre. Cet engin de 1,50 m pour 12 cm de diamètre évolue dans le plan vertical en vidant ou en emplissant ses ballasts. Ses gouvernes lui permettent de tourner, donc de se déplacer dans le plan horizontal. Sa vitesse est faible, ainsi que sa capacité d'emport. En revanche, son autonomie peut atteindre plusieurs mois. Il effectue des mesures régulièrement mais ne fait aucun prélèvement. En général, il descend de 1.000 mètres puis remonte pour se positionner avec son GPS (ce qui permet de mesurer sa dérive et donc le courant affectant la masse d'eau dans laquelle il se trouve). Il en profite également pour transmettre ses données par radio et recevoir de nouvelles instructions. Ensuite, il replonge. © D. Sauveur/Fonds Tara

Prévisions océanographiques grâce aux satellites

Alors les océanographes doivent aussi être physiciens. C'est le cas de Fabrizio d’Ortenzio, qui travaille au laboratoire océanologique de Villefranche-sur-mer (le LOV) et qui a collaboré à l'expédition Tara Oceans. Pour savoir où se trouve le navire parmi ces gyres, la première source d'information vient du ciel. « Les satellites donnent des informations en temps réel, comme des bulletins météo. Ils nous donnent les températures, les courants, les concentrations de phytoplancton... »

Avec l'imagerie radar (qui consiste à envoyer un véritable flash vers la surface et à recueillir l'écho pour mesurer le temps de l'aller et retour), les satellites environnementaux peuvent mesurer, si l'on peut dire, l'altitude de la mer à quelques centimètres près. Au niveau des gyres, la surface est très légèrement bombée, dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation, ce qui les rend visibles sur les images radar. « Ces données nous indiquent le contexte océanographique, résume Fabrizio d'Ortenzio. Mais nous avons aussi des prévisions de la situation à plusieurs jours et également, bien sûr une prévision météo sur l'état de la mer. Et tout cela nous permet de venir positionner le bateau avec une bonne précision. Sur le Tara, les stations longues pouvaient durer trois jours, il ne fallait donc pas se tromper ! »

Carte réalisée grâce aux données satellite durant l'expédition Tara Oceans. Elle montre la partie est de la Méditerranée, avec l'île de Chypre en haut à droite. La carte indique la hauteur du niveau de la mer par rapport à la moyenne. En bleu, le niveau est plus bas, en rouge il est au-dessus. Ces données sont importantes à connaître sur place. La tache rouge au sud de Chypre indique la position de l'équipe Tara et des mesures qui seront réalisées par des gliders. Ainsi, le contexte océanographique sera bien connu. © D. Hayes et al./Locean

Mais les satellites ne voient pas sous la surface... « Les gliders font le même travail que les satellites sous l'eau ! » commente Fabrizio d'Ortenzio. Les gliders, ce qui, en français, signifie planeur (mais personne n'emploie ce mot), sont des engins sous-marins autonomes qui fonctionnent par modification de leur flottabilité à l'aide de ballasts. Ils peuvent glisser vers le bas ou vers le haut, s'orientant à l'aide de plans mobiles (comme les gouvernes d'un avion ou d'un planeur). Leur consommation est très faible et leur autonomie se mesure en semaines, voire en mois. Une fois lâchés dans l'eau, ils descendent selon le profil voulu et mesurent température, salinité et concentration en phytoplancton. Ils fournissent aussi la valeur du courant puisque, évoluant très lentement, ils dérivent beaucoup.

« Durant le passage à Chypre, nous avons utilisé six gliders, lâchés du port de Limassol, qui ont exploré le sud de l'île jusqu'à 1.000 mètres de profondeur, rapporte l'océanographe. Aux Marquises, dans l'océan Pacifique, nous en avons lâché un depuis le bateau. » Durant l'expédition Tara Oceans, ces gliders travaillaient entre la surface et environ un millier de mètres de profondeur, occupant une équipe réunissant les spécialistes du LOV et ceux de Locéan (Laboratoire d'océanographie et du climat), Laurent Mortier et Pierre Testor.

Ces engins sont aujourd'hui utilisés en routine, leur grande autonomie permettant des sorties longues. « Ils sont particulièrement utiles là où les conditions varient beaucoup dans le temps et dans l'espace. Ils donnent alors des indications impossibles à obtenir avec des satellites. » La station de Villefranche-sur-mer en envoie un par mois, qui reste en mer durant une semaine. Ses mesures poursuivent le travail effectué depuis un siècle et demi dans cet observatoire océanographique installé près de Nice. En 1850, Carl Vogt y étudiait déjà le plancton dans la baie.

« Cette baie est profonde, explique Christian Sardet, et le courant ligure y apporte des populations planctoniques très différentes. Depuis la fin du XIXe, nous avons là une série continue de mesures, sans doute la plus longue du monde. »

Ce n'est donc pas un hasard si c'est là qu'a été conçue la fameuse « rosette » de Tara, par Marc Picheral. Cet engin de 250 kg au total porte des bouteilles de prélèvement et une sonde CTD (Conductivity-Temperature-Density), qui mesure la température, la salinité (évaluée par la conductivité électrique) et la pression. À raison de 24 mesures à la seconde durant la descente qui peut atteindre 1.000 mètres, l'engin envoie au bateau jusqu'à 240.000 données. Associées aux observations visuelles du plancton et à l'analyse métagénomique des ADN récoltés, une telle plongée renseigne donc sur l'eau, ses caractéristiques et son peuplement dans la colonne. Après les quelque 600 descentes de la rosette, il ne reste plus qu'à rassembler les résultats, en les associant aux courants, aux gyres, à la profondeur, à la météo, aux salinités, à la saison, au lieu, à la latitude, etc. Il faudra seulement un peu de temps. Quelques décennies, peut-être.

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