AOEM - Arctic Ocean ESONET Mission

L'océan Arctique sera le site où auront lieu les changements environnementaux les plus importants et probablement irréversibles, tel que le réchauffement climatique qui a lieu au cours du 21e siècle. L’observation soutenue des sites clés de l'océan et des processus sera cruciale pour comprendre la « trajectoire » du changement climatique, qu’elle soit progressive ou formée d’une série de points de basculement, et les rétroactions consécutives aux processus du système terrestre et des écosystèmes. Le détroit de Fram et l’ouest du plateau de Svalbard sont les principaux sites d’observation des fonds marins et de l'océan pour comprendre les changements climatiques de l'Arctique. Ces sites sont déjà défini comme les sites d’observation à long terme des projets HAUSGARTEN, Kongsfjord, et KONGHAU.

Les sous-projets MASOX (Monitoring Arctic Seafloor – Ocean Exchange) et ARCOONE (Arctic Operational Oceanography Network in ESONET), de la Mission ESONET pour l'océan Arctique (AOEM), abordent des aspects importants du développement de la compréhension des sciences et des technologies environnementales et des flux de données en temps réel pour améliorer la surveillance des changements climatiques de l'océan Arctique.

Ceci est de la plus haute importance pour coordonner les diverses initiatives dans ce domaine afin d'optimiser les questions de financement et de développer une infrastructure de surveillance à long terme dans l'océan Arctique.

Les deux sous-projets MASOX et ARCOONE seront déployées sur le site Arctique désigné par ESONET / EMSO, qui comprend actuellement les projets HAUSGARTEN, Kongsfjord, et KONGHAU ayant pour objet le suivi de l'océanographie biologique à travers la pente continentale et sur le plateau à l'Ouest du Svalbard. L'ajout du projet ARCOONE à travers le détroit de Fram reliant les projets HAUSGARTEN et MASOX sur le haut du plateau ouest du Svalbard fournit désormais la « masse scientifique critique » pour un observatoire câblé sur le site Arctique ESONET / EMSO. En effet, le nouveau système d’observation norvégien SIOS (Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System) fournit une impulsion décisive au développement du site Arctique ESONET / EMSO.

La compréhension des effets du changement climatique sur la région arctique en général est un défi scientifique urgent avec un impact social important. Initialement, le nœud Arctique ESONET a été défini comme le site HAUSGARTEN mis en œuvre en 1999 par le AWI. HAUSGARTEN est un terrain d’observation se concentrant sur les propriétés des écosystèmes et de la biologie benthique. Les projets Kongsfjord et KONGHAU ont été ajoutés ces dernières années pour surveiller l'océanographie biologique à l’ouest du plateau continental du Svalbard. Les deux sous-projets MASOX et ARCOONE seront déployés sur le site Arctique du projet ESONET / EMSO. La phase 3 (à partir de 2010) du plan d’implémentation du nœud Arctique ESONET comprend la connexion par câble de l’observatoire HAUSGARTEN à la côte. Le système d’observation norvégien SIOS (Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System) fournit une impulsion décisive au développement du site Arctique ESONET / EMSO, comprenant le déploiement d'un câble de fond marin et des nœuds qui pourrait intégrer les projets HAUSGARTEN, Kongsfjord, KONGHAU, MASOX et ARCOONE. Un autre système à long terme pour des observations dans le détroit de Fram, est le vaste réseau de mouillages situé à 79°N. Il est prévu de relier les mouillages océanographiques du détroit de Fram à ceux du HAUSGARTEN dès que la technologie sous-marine de transmission de données sera disponible et qu’un câble reliant HAUSGARTEN sera déployés. Maintenir un réseau de mouillages aussi vaste est coûteux et les mouillages montrent des limitations en termes de résolution et de capacités temps réel. Dans le cadre du projet DAMOCLES IP une solution partielle a été proposée par la mise en œuvre d'un système intégré, peu couteux, incorporant des données de thermométrie acoustique dans les modèles océanique à haute résolution simulant les glaces par l'assimilation de données (Johannessen et al, 2002). En conséquence, ESONET et DAMOCLES IP développent des observatoires complémentaires dans le détroit de Fram intégrant la technologie permettant de fusionner les deux systèmes.

Pour ces raisons, le projet AOEM aura un fort impact et conduira à une meilleure visibilité des projets ESONET et EMSO, à une compréhension accrue par les organismes de financement de la nécessité des observatoires des fonds marins et à un potentiel accru de soutiens gouvernementaux pour les observatoires câblés.
AOEM (Arctic Ocean ESONET Mission) fournira les résultats et les développements suivants:

  • Fournir les données en temps réel par internet des processus du système terrestre complexe à partir d'un endroit éloigné dans l'océan Arctique pour apporter la « réalité » du changement climatique à une large communauté publique et aux gouvernements.
  • Développer les nouvelles technologies concernant les observatoires et les infrastructures des modules, qui pourront être utilisés sur d’autres observatoires du fond marin caractérisé par des suintements froids, par la libération ou le stockage de gaz, des hautes latitudes, des environnements marins de haute énergie.
  • L’intégration des transferts de données à partir de plusieurs plates-formes d'observation complexes et technologiquement avancées n'est pas triviale et exige des efforts considérables et du temps consacré à la conception, l'évaluation et l'essai des solutions possibles pour interfacer les composants matériels et les flux d'informations avec le nœud câblé. Le AOEM servira d’étape préparatoire indispensable pour établir la connexion permanente et opérationnelle, le transfert des données pour les différents composants du système d'observation du détroit de Fram. L'application la plus importante des résultats escomptés du AOEM sera la capacité d'une mise en œuvre rapide de solutions techniques choisis à chaque fois qu'un câble est déployé vers la base terrestre.
  • La conception et l’évaluation des différents scénarios et des techniques de collecte de données à partir de divers modules instrumentaux et de l'intégration des flux de données disponibles dans le détroit de Fram fournis par AOEM servira de guide pour l'optimisation et l’amélioration des systèmes d'observation intégrés en termes d'instruments, de valeurs ajoutées par des mesures complémentaires, de stockage de données et de transfert.
  • Dans l'avenir, le réseau acoustiques pour la tomographie et la navigation sous-marine, conçus dans le projet AOEM seront utilisés pour le fonctionnement des gliders (planeur sous marin) et des flotteurs sous la glace et pour le transfert potentiel des données des gliders vers les nœuds câblés lorsque les conditions de glace empêchent le retour à la surface du véhicule autonome et pour la transmission des données par satellite.
  • Le projet AOEM permettra d'identifier les mesures de la colonne d'eau océanique qui seront réalisables à partir du réseau câblé avec un fort accent mis sur les besoins des utilisateurs potentiels. Lorsqu’un câble sera relié à HAUSGARTEN, des mesures supplémentaires pourraient être recueillies comme la turbulence au niveau de la couche limite de fond ou des profils de courant au-dessus du fond pour la surveillance des tempêtes benthiques, de l'activité turbulente en lien avec les écosystèmes.
  • En utilisant les résultats du projet AOEM, les contraintes strictes, dues à la limitation de la puissance de transmission de données des mouillages autonomes seront assouplies par l’utilisation d’un système câblé, cela améliorera aussi l'efficacité économique des observatoires (augmentation des périodes de déploiement) et garantira la récupération de données (en minimisant le risque de perdre des données recueillies par les mouillages en raison de facteurs inattendus).
  • Appuyez dans les instances scientifiques et dans les politiques nationales et internationales sur le fait que l'actuel site Arctique ESONET développe une série d'expériences d'observation qui constituera une «masse critique scientifique" soutenue à moyen terme par des navires de recherche financés par les organismes de financement nationaux respectifs, et à long terme par une infrastructure d'observatoire câblé multi-nodes.

L’AWI et le CNP prendront la responsabilité des données archivées avec un transfert, à la fois, vers les centres BODC et PANGEA. De même, le développement technologique et l'intégration de capteurs à la fois dans MASOX et ARCOONE auront un impact considérable au sein d’un ESONET NoE plus large. L’harmonisation de la coopération internationale et l’interdisciplinarité avec tous les partenaires impliqués dans l'observation de la colonne d'eau océanique dans la région du détroit de Fram se traduira par une meilleure planification et la coordination des expériences sur le terrain, l'adaptation des normes communes pour le transfert de données, une utilisation plus efficace de l'infrastructure existante et le développement et l'application largement optimisé des capacités futures.

Le AOEM va capitaliser sur l'expérience, les connaissances et les technologies de surveillance des projets océaniques de l'UE précédents et en cours, en particulier DAMOCLES IP et HERMES. AOEM développera des technologies nouvelles et des méthodes de mise en œuvre des solutions pilotes et fournira une stratégie à long terme pour la disponibilité opérationnelle de l’ensemble de données océaniques fournies par les observatoires du détroit de Fram et de l'ouest du plateau du Svalbard. AOEM deviendra un élément du système d’observation océanique régional de l’Arctique (Arctic Regional Ocean Observing System ; ROOS) et contribuera ainsi à la tâche GEO CL-06-06 du Global Ocean Observing System (GOOS, http://www.ioc-goos.org/). AOEM établira des liens vers les iAOOS soutenu par AOSB qui assure la multidisciplinarité et une vue trans-atlantique par la présence du membre AOSB en tant que participant au projet. Comme l’observatoire océanique profond Arctique HAUSGARTEN constitue également l'un des principaux sites d'étude dans le projet HERMIONE (Hotspot Ecosystem Research and Man's Impact on European seas, http://www.eu-hermione.net/), ce projet permettra également de bénéficier de synergies permettant le développement et l'intégration des mesures dans le détroit de Fram. L’augmentation du spectre des observations au niveau du nœud Arctique ESONET permettra de conserver l’avance des observatoires en mer profonde du projet associé Eurosites (http://www.eurosites.info/). Eurosites comprend la surveillance à la station Mike en mer de Norvège dont l’UiB est responsable. L'expérience issue de l’intégration des données océanographiques physiques et leur transmission opérationnelle vers Eurosites sera alors disponible, en assurant la synergie et la rentabilité des coûts.

Par la conception de futures actions et la gestion à long terme de l'infrastructure, AOEM aura un avantage dans la réalisation du projet EMSO (européen pluridisciplinaire des fonds marins Observatoires de l'infrastructure de recherche, http://www.emso-eu.org/). Dans le projet MyOcean (7e PCRD et projet GMES/Kopernikus ayant démarré au début de 2009), le portail Arctique sera mis à jour par le NERSC et utilisé pour diffuser les résultats de AOEM. Les activités programmées dans ARCOONE seront étroitement coordonnées et intégrées avec le développement continu et l'application des nouvelles technologies (tomographie, communication acoustique et navigation, gliders) dans le projet ACOBAR de l'UE qui a débuté à la fin de 2008. Enfin, les résultats attendus de AOEM fourniront un retour pour l'évaluation et l'amélioration des composantes technologiques de ACOBAR et de ESONET. http://www.esonet-emso.org 

Le site de Svalbard invite à la collaboration avec les différentes infrastructure de recherche européennes et nationales au sein de l'ESFRI (Forum stratégique sur les infrastructures de recherche), le nouveau SIAOS (Svalbard Integrated Arctic Observing System), destinée à être un élément majeur d'un réseau d’observation Arctique (Sustained Arctic Observing Network ; http://arcticportal.org/iasc/science-development/saon) sera concerné, en plus d’EMSO. Les deux partenaires AWI et NERC / CNO sont également partenaires du projet SIAOS. Il est clair que la mise à disposition opérationnelle des données provenant d'un futur observatoire câblé dans l'Arctique après la période du projet AOEM devrait être intégrée dans les efforts d'intégration de données plus larges.