Un nouveau jalon dans l'observation océanique : le programme international Argo célèbre son millionième profil

Le programme international Argo utilise un réseau mondial de bouées robotisées – indiquées par des points de couleur sur la carte ci-dessus – pour recueillir des données relatives à la température, la salinité et la pression (un indicateur de la profondeur) dans les océans du monde. En septembre 2012, le réseau Argo comptait 3 573 bouées actives, dont 100 déployées par Argo Canada. Pour maintenir le réseau, les pays partenaires mettent à l'eau de 700 à 800 nouvelles bouées par an pour remplacer celles qui touchent à la fin de leur durée de vie prévue de cinq ans.

Le programme international Argo utilise un réseau mondial de bouées robotisées – indiquées par des points de couleur sur la carte ci-dessus – pour recueillir des données relatives à la température, la salinité et la pression (un indicateur de la profondeur) dans les océans du monde. En septembre 2012, le réseau Argo comptait 3 573 bouées actives, dont 100 déployées par Argo Canada. Pour maintenir le réseau, les pays partenaires mettent à l'eau de 700 à 800 nouvelles bouées par an pour remplacer celles qui touchent à la fin de leur durée de vie prévue de cinq ans.

Le 4 novembre 2012 constitue une date historique pour le programme international d'observation océanique, Argo : la collecte du millionième profil sur les conditions de l'océan en temps réel depuis le lancement d'Argo en 2000. Depuis, les scientifiques de Pêches et Océans Canada ont joué un rôle essentiel pour faire d'Argo l'un des systèmes d'observation océanique les plus efficaces au monde.

Argo prend le pouls climatique des océans à l'aide d'un réseau mondial de bouées robotisées équipées de capteurs qui recueillent des données sur la température, la salinité et la pression (un indicateur de la profondeur) de l'eau des océans, de la surface jusqu'à une profondeur de deux kilomètres.

Avoir acculumé un million de profils en 12 ans représente une réussite impressionnante par rapport à d'autres sources de données. Par exemple, depuis les débuts de l'océanographie des eaux profondes à la fin du XIXe siècle, les observations à partir de navires ont permis de recueillir un peu plus d'un demi-million de profils de température et de salinité pour des profondeurs allant jusqu'à un kilomètre, et seulement 200 000 profils pour des profondeurs de deux kilomètres.

Observation océanique rentable

Rick Boyce, de l'Institut océanographique de Bedford, empoigne délicatement un modèle NOVA de flotteur Argo pour son déploiement dans la mer du Labrador (6 Juin 2012). Photo gracieuseté d'Igor Yashayaev.

Rick Boyce, de l'Institut océanographique de Bedford, empoigne délicatement un modèle NOVA de flotteur Argo pour son déploiement dans la mer du Labrador (6 Juin 2012). Photo gracieuseté d'Igor Yashayaev.

« Argo permet de recueillir des données océaniques non seulement de manière plus efficace, mais aussi plus rentable; chaque profil obtenu à partir d'une bouée robotisée coûte 25 fois moins que les profils obtenus à partir de navires » affirme le chercheur en océanographie physique Denis Gilbert de l'Institut Maurice-Lamontagne de Pêches et Océans Canada, directeur national d'Argo Canada et membre de l'équipe directrice internationale d'Argo. « Le programme permet aussi de couvrir une étendue d'océan bien supérieure à celle que les navires peuvent couvrir », ajoute-t-il.

Depuis le début du programme, le Canada est l'un des 31 pays qui ont fourni des bouées au réseau international. Le réseau a atteint sa cible initiale de 3 000 bouées à la fin de 2007. Depuis, le nombre de bouées a été maintenu autour ou au-dessus de ce chiffre. Le 29 novembre 2012, le réseau comptait 3 619 bouées actives, lesquelles obtiennent des profils au rythme impressionnant d'environ un profil toutes les quatre minutes – c'est-à-dire 360 profils par jour et environ 11 000 par mois. À ce rythme, il le programme aura accumulé deux millions de profils en à peine huit ans.

Maintenir le réseau d'Argo

Après environ 10 jours d'immersion, les bouées Argo refont surface pour transmettre les données recueillies à un satellite. Grâce à la communication bidirectionnelle, les opérateurs basés à terre peuvent transmettre des instructions à la bouée pour, par exemple, passer d'un cycle de 10 jours à un cycle de 5 jours.

Après environ 10 jours d'immersion, les bouées Argo refont surface pour transmettre les données recueillies à un satellite. Grâce à la communication bidirectionnelle, les opérateurs basés à terre peuvent transmettre des instructions à la bouée pour, par exemple, passer d'un cycle de 10 jours à un cycle de 5 jours.

Les bouées – fabriquées par plusieurs entreprises dans le monde entier, y compris MetOcean Data Systems à Dartmouth, en Nouvelle-Écosse – ont une durée de vie moyenne de cinq ans. Pour maintenir le réseau, on met à l'eau de 700 à 800 nouvelles bouées chaque année. Les pays participants coordonnent les missions de déploiement en vue de garder une distance moyenne de 300 kilomètres entre les bouées.

Depuis 2001, Argo Canada, dont la coordination relève de Pêches et Océans Canada, a mis à l'eau 340 bouées. Environ 100 d'entre elles sont toujours en service et il y en a quatre qui mesurent aussi la teneur en oxygène en plus des autres paramètres essentiels. M. Gilbert a joué un rôle déterminant dans la décision de doter quelque 25 bouées de capteurs d'oxygène après la découverte de l'existence d'un lien entre les conditions océaniques en eaux profondes au large des côtes de l'Atlantique Nord-Ouest et l'hypoxie (concentrations faibles d'oxygène) dans le golfe du Saint-Laurent; cela peut avoir un impact sur les populations de poissons.

Fonctionnement des bouées

Déployées par bateau ou avion, les bouées se déplacent grâce à des courants faibles et recueillent des données en temps réel sur des conditions océaniques en constante évolution. Elles sont programmées pour réaliser des cycles de 10 jours, comportant 9,5 jours de dérive à une profondeur de 1 000 m avant de plonger à 2 000 m; la bouée commence alors à recueillir des données et à remonter vers la surface. Pour l'immersion, un fluide est pompé à partir d'un réservoir externe vers l'intérieur de la bouée, ce qui réduit sa flottabilité. Sous l'action inverse de la pompe, la bouée remonte en surface d'où elle transmet des données à un satellite, qui les relaie ensuite vers une station de réception terrestre. Après 30 minutes en surface, la bouée est prête à plonger pour un nouveau cycle.

Les partenaires d'Argo transmettent les données à des réseaux informatiques gérés conjointement par l'Organisation météorologique mondiale et la Commission océanographique intergouvernementale dans les 24 heures suivant la transmission des données par la bouée.

Argo Canada

Parmi les nombreux scientifiques de Pêches et Océans Canada qui ont participé à ces efforts, Howard Freeland de l'Institut des sciences de la mer (ISM) (à Sidney, en Colombie-Britannique) a contribué à la rédaction d'une brochure en 1998 qui décrivait la conception et la mise en œuvre d'Argo. Il est également le coprésident émérite de l'équipe directrice internationale d'Argo, composée de 28 membres.

Le Canada a également été l'un des premiers pays à développer un logiciel pour la gestion du flux de données Argo. Robert Keeley (maintenant à la retraite), ancien membre de la Direction de la gestion des données scientifiques intégrées (GDSI) du ministère, a coprésidé l'équipe internationale de gestion des données Argo de 1999 à 2004.

Dans la lignée du travail de Keeley pour la GDSI, Anh Tran se charge de gérer toutes les données en temps réel et de veiller à la transmission aussi rapide que possible des données aux serveurs internationaux de données Argo. Elle se charge aussi de surveiller les retards qui se produisent entre la collecte de données par Argo et leur transmission au registre international; elle rédige des rapports annuels qui aideront à déterminer où l'on peut apporter des améliorations à la transmission de données. Mathieu Ouellet est chargé du contrôle de la qualité en temps différé des données d'Argo Canada, consistant à détecter et à corriger les changements d'étalonnage des capteurs de température et de pression des bouées. Les deux capteurs, ainsi que les mesures de température, permettent de calculer la salinité.

Utilisation des données Argo

Une infographie en couleur illustre les cycles annuels de température (gauche) et de salinité (droit) de la mer du Labrador. Igor Yashayaev de l'Institut océanographique de Bedford (IOB) produit ces profils tous les ans à partir de données Argo dans le cadre d'un projet de recherche en cours sur le rôle de la mer du Labrador dans les régimes climatiques mondiaux.

Les données sont offertes gratuitement à tout le monde et elles sont accessibles en temps réel sur Internet. Les prévisions climatiques saisonnières, les prévisions météorologiques à court terme, l'exploration océanique, la gestion des pêches, la recherche et le sauvetage, entre autres, font partie des applications possibles de ces données.

Puisque les océans sont étroitement liés au système climatique de la planète, Argo fournit des indications intéressantes à tous ceux qui étudient le changement climatique. « Dans l'ensemble, le programme est devenu la source principale de données sur le climat océanique et crucial dans les évaluations réalisées par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat » signale Denis Gilbert. Au moyen de données Argo, les chercheurs ont démontré que l'océan emmagasine environ 90 % de la chaleur supplémentaire que l'activité humaine apporte au système climatique.

Les chercheurs utilisent désormais ces données pour mettre au point des prévisions climatiques saisonnières plus précises. Cela permettrait à tous ceux qui, comme les agriculteurs, dépendent de ce type de prévisions de planifier avec davantage de certitude.

« Les météorologues prévoient aussi qu'une meilleure connaissance des océans aidera à améliorer la précision des prévisions météorologiques pour les quatre et les cinq jours suivants » soutient M. Gilbert avant d'ajouter : « Des données plus précises sur la température de l'océan pourraient aussi aider à effectuer des prévisions à propos de la trajectoire des ouragans et de leur éventuelle intensification au moment de passer dans certaines régions océaniques. »

Applications au Canada

Pêches et Océans Canada et Environnement Canada travaillent de concert à l'élaboration de modèles informatiques des océans à partir des données Argo. On commence à utiliser ces modèles pour mettre au point des prévisions météorologiques numériques pour les océans.

« Argo rapproche l'océanographie de la météorologie grâce aux données en temps réel » affirme M. Gilbert. Il ajoute : « Cela a permis à M. Howard Freeland de l'Institut des sciences de la mer de tracer une carte des changements concernant la circulation océanique dans le Pacifique Nord-Est d'une saison à l'autre, et d'une année à l'autre. Le suivi de la circulation atmosphérique est effectué depuis des décennies, mais c'est toute une révolution de pouvoir le faire pour les océans! »

Pêches et Océans Canada se sert également des données Argo pour réaliser des simulations rétrospectives – des résumés des conditions océaniques de l'année ou de la décennie précédentes qui pourraient avoir des applications en ce qui concerne la pêche. Par exemple, à l'Institut océanographique de Bedford, Igor Yashayaev calcule les profils détaillés des cycles annuels de température et de salinité dans la mer du Labrador, ainsi que d'autres événements océaniques à des échelles temporelles plus courtes. Sur la côte Ouest, le William Crawford de l'Institut des sciences de la mer fait appel aux données Argo pour évaluer l'état des eaux canadiennes du Pacifique.

Élargir la mission d'Argo

Tout en continuant avec sa mission principale de surveiller la température et la salinité des océans, Argo étend son domaine d'action à des zones moins profondes et couvertes de glace; en même temps, des partenaires ajoutent des mesures de la biochimie des océans.

Le jalon symbolique du millionième profil n'est qu'une des nombreuses réussites d'Argo qui contribuent à approfondir notre connaissance des océans et de leur rôle dans le climat de la Terre.

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