Objectifs environnementaux et de sécurité opérationnelle

Réseaux opérationnels d'alertes sismiques et aux tsunamis

Les observatoires en eaux profondes ont également le potentiel pour jouer un rôle clé dans l'évaluation et le suivi des risques géologiques. La plus part des zones les plus séismogéniques et volcaniques de la Terre sont situés le long des limites des plaques continentales (comme au sud de l'Europe). Des mesures en continu sont nécessaires pour réagir rapidement aux événements épisodiques, telles que les séismes et les éruptions volcaniques.

Pour estimer les paramètres séismologiques et prévoir la hauteur de l’onde générée par un tsunami, des modèles numériques sont utilisés. Dans toutes les zones menacées par des risques de tsunami, les observatoires en eau profonde développés au sein d’ESONET seront équipés de sismomètres et de capteurs de pression de haute précision à faible fréquence. Chacun des nœuds ESONET constituera la base pour la mise en œuvre d'un système d'alerte rapide aux tsunamis couvrant l'Atlantique Est et la Méditerranée.

Les observatoires sous-marins en eaux profondes nécessitent une communication en temps réel avec la côte, ce qui permet l'intégration des données aux bases de données sismiques déjà existantes. Le résultat attendu est une meilleure compréhension du comportement des plaques tectoniques et des importantes zones séismogénique situées en mer entourant l'Europe. ESONET NoE bénéficiera de liens déjà établis avec les organisations en charge des données et du traitement des mesures des réseaux terrestres (comme ORFEUS et EMSC) à travers la relation avec les autres projets approuvés par la CE [par exemple NERIES] in dans lequel certains des partenaires ESONET sont impliqués. En ce qui concerne les autres risques géologiques, comme les tsunamis, les actions d’ESONET NoE seront menées en coordination avec l'UNESCO-IOC, à la suite notamment des recommandations du « Groupe Intergouvernemental de Coordination pour le Système d'Alerte Rapide aux Tsunamis dans l'Atlantique Nord-Est, la Méditerranée et les mers adjacentes (GIC/NEAMTWS) » lancé lors de sa 1ère session tenue à Rome en Novembre 2005.

 

Carte historique des séismes au cours des 15 dernières années, indiquant les sources de génération des tsunamis dans la zone définie par le Groupe Intergouvernemental de Coordination pour le Système d'Alerte Rapide aux Tsunamis dans l'Atlantique Nord-Est, la Méditerranée et les mers adjacentes (GIC/NEAMTWS). Avec l'aimable autorisation de l’EMSC.

Réseaux océanographiques (colonne d'eau)

La surveillance opérationnelle intégrée et les systèmes de prévision, comme MERSEA et le système MyOcean, sont capables de simuler et de prévoir les conditions océaniques. Le suivi opérationnel et les prévisions de la physique des océans, de la bio-géochimie et, dans une certaine mesure, des l'écosystèmes, est en cours d'achèvement d'ici 2-3 ans (objectif des projets FP6 –MERSEA IP et FP7-MyOcean); la télédétection par satellite et les bouées Lagrangiennes fournissent la plupart des données nécessaires à l'assimilation dans les modèles, mais un besoin en données eulérien existe.

En effet, le développement d'algorithmes pour les modèles, la vérification de ces modèles au cours de leur développement et leur validation, requièrent des séries temporelles de mesures. les mesures in-situ dans des endroits critiques ou représentatifs doivent être recueillies de façon à représenter la variabilité temporelle sur des échelles allant de l'heure à quelques mois.

ESONET NoE fournira des mesures des paramètres clés de la surface jusqu'aux fonds marins, dans des lieux représentatifs, et les transmettra en temps réel jusqu'à la côte. Les stratégies de déploiement, les données d'échantillonnage, les développements technologiques, la standardisation et la gestion des données seront intégrées aux projets traitant de séries temporelles de mesures spatiales et proches de la surface. La contribution d’ESONET viendra par l’intermédiaire du GMES sur plusieurs paramètres clés de la colonne d'eau. Au cours des 4 prochaines années, l'objectif de GMES est clairement de préparer une phase opérationnelle en océanographie physique. ESONET contribuera à la «phase opérationnelle initiale de GMES Marine Core Services» prévue pour 2008, ainsi qu'une politique régionale de services avals. Le développement régional d’ESONET NoE prendra en compte les politiques géographiques du GOOS (Global Ocean Observing System) et des équipes de travail régionales: Arctique, plateau Atlantique Nord-Ouest (NOOS), Mer Méditerranée MedGOOS (projets de référence MFSTEP, MOON), plateau Iberia-Biscay-Irland (IBI – ROOS) et mer Noire (SeaGOOS).

Les observatoires occupent une niche indispensable dans le vaste réseau de mesures temporelles et spatiales nécessaire à la surveillance et à la prévision océanographique. Ils sont essentiels pour la validation des modèles. Les progrès en modélisation océanographique et dans l’évaluation des performances des systèmes reposent sur une validation rigoureuse avec des données in-situ. Par exemple, la validation des scénarios climatiques est souvent effectuée en considérant leur capacité à reproduire les évolutions passées, où les ensembles de données globales constituent l’unique référence objective. Dans le cas du développement d’un modèle, les observations in-situ fournissent les données nécessaires pour quantifier les processus océaniques et permettre le réglage des paramètres (par exemple, la couche de mélange, la formation d'eau profonde, la position des fronts, les piscines d'eau chaude, l'énergie cinétique turbulente, le mélange, etc.) Dans un contexte de modèles opérationnels, ces données sont utiles soit pour estimer les différences entre les résultats des modèles et les données soit pour la validation des capacités prévues par la comparaison entre une prévision ultérieure avec les données collectées effectivement à cette même date.

Le système ESONET fournit des données dans des lieux représentatifs montrant une variabilité temporelle à des échelles de quelques jours à plusieurs mois, pour:

  • la fourniture des données sur les changements, les processus et les événements non observables à partir de satellites (comme les quantités biogéochimiques),
  • le référencement, l’étalonnage, la validation des produits satellitaires (par exemple, la chlorophylle),
  • l’estimation et le réglage des paramètres des modèles et la représentation de processus (par exemple la production primaire),
  • l'assimilation et la validation des prévisions (changements des écosystèmes),
  • l’établissement de statistiques significatives (spectres de haute résolution, événements extrêmes, moyenne, variance et covariance).

Les modèles biogéochimiques ont un besoin pressant de données, car les satellites ne peuvent pas fournir les informations requises et il n'y a pas de système d'observation capables de fournir ces variables. Pour l'instant, les observatoires sont la seule méthode/technologie capable de fournir une mesure complète des quantités biogéochimiques comme la chlorophylle, l'oxygène, le CO2 ou les nutriments. Les technologies et les infrastructures, permettant la transmission des données en temps réel, ont été élaborées et mis en œuvre dans le projet ANIMATE (FP5).

Le réseau d’observatoires ESONET permet de s’affranchir des contraintes strictes en termes de puissance et des limitations en matière de transmission des données des mouillages autonomes de surface. Ils offrent la possibilité d’adapter les stratégies d'échantillonnage (échantillonnage par impulsion) et d’obtenir des mesures de haute résolution et des observations multi-paramètres.

Le gestion des écosystèmes

La surveillance de l'environnement océanique requière non seulement des modèles physiques mais aussi des modèles d'écosystème. Des progrès significatifs ont été accomplis ces dernières années dans la compréhension et la modélisation des processus complexes agissant sur les écosystèmes, allant des processus biogéochimiques régissant le cycle du carbone (absorption, séquestration et libération) et les échanges d'autres gaz, aux écosystèmes côtiers décrivant la qualité de l'eau, la production primaire et les floraisons d'algues. Les performances des modèles d'écosystème sont fortement dépendantes du réalisme de la physique sous-jacente, dépendante à son tour de bonnes observations.

Une bonne gestion des régions marines est à la base du développement durable et de la sécurité humaine. Elles sont essentielles pour s'attaquer aux causes profondes de la diminution de la biodiversité.

La gestion des écosystèmes nécessite une bonne connaissance de la structure et du fonctionnement des communautés d'organismes vivant dans les milieux pélagiques et benthiques de l'océan profond qui s'étend du bord du plateau continental aux failles les plus profondes. La rareté des mesures dans cette vaste région, combinée à une demande croissante sur les ressources océaniques, rend indispensable une étude approfondie de ce domaine. Les observatoires sous-marins constituent des instruments indispensables permettant d'aborder certains points critiques comme:

  • la variabilité spatio-temporelle des organismes dans l'océan profond,
  • les variations saisonnières et interannuelles de l'approvisionnement alimentaire,
  • l'évolution des populations de la mégafaune,
  • la description des espèces d'organismes inconnues.

Ils contribueront à répondre à des questions essentielles en matière de gestion des écosystèmes profonds, comme par exemple:

  1. Quels processus maintiennent et/ou produisent la diversité dans les communautés en eaux profondes?
  2. Quels sont les mouvements verticaux et latéraux des animaux marins en profondeur?
  3. Quelles sont les influences temporelles et spatiales des perturbations naturelles sur les communautés en eaux profondes?
  4. Comment les apports anthropiques influencent les communautés en eaux profondes?
  5. Quels processus influencent la formation, le dépôt, la dissolution ou l’échappement des dépôts d'hydrates de gaz, et comment la dynamique des hydrates de gaz affecte la biosphère benthique, les écosystèmes profonds ou le système climatique?