Les nouvelles solutions de marées océaniques

L'analyse d'un peu plus d'un an de données TOPEX/POSEIDON a déjà permis d'obtenir de nouvelles solutions pour les marées océaniques de qualité tout à fait supérieure aux solutions réputées les meilleures, à savoir le modèle dynamique de Schwiderski [1980] (noté dans la suite Sch80) et le modèle empirique de Cartwright et Ray [1991] (noté dans la suite CR91).

Écart RMS (cm) entre les solutions de Schwiderski [1980], Cartwright et Ray [1991], Le Provost et al. [1994], Schrama et Ray [1994], Egbert et al. [1994] et les mesures in-situ de la banque de données ST103 (voir article suivant). Les écarts sont fournis en termes globaux (colonne 3) ou régionaux (colonnes 4 à 8) selon des limites géographiques de bassins définies dans l'article suivant.

Les solutions calculées à partir d'un peu plus d'un an de mesures altimétriques de TOPEX/POSEIDON sont aussi de très bonne qualité. Deux éléments concourent à ce succès : l'optimisation des paramètres orbitaux du satellite pour que les effets dus au repliement du spectre des marées soient minimisés, ainsi que l'excellent bilan d'erreur du système altimétrique en particulier sur le poste «hauteur radiale d'orbite».

Les techniques désormais classiques basées sur l'analyse de Fourier ou la méthode de réponse ont été utilisées, en particulier, par Schrama et Ray [1994] et Ma et al. [1994] et conduisent à des solutions de qualité remarquable. L'estimation de précision pour la solution de Schrama et Ray [1994] (notée par la suite, SR94) permet de constater des gains de 1 cm et 0.33 cm respectivement pour M2 et S2 par rapport à LPal94, les solutions des 2 modèles pour O1 et K1 étant équivalentes. Ce type de solution empirique est donc de qualité remarquable malgré l'utilisation de seulement un peu plus d'un an de mesures de TOPEX/POSEIDON.
Toutefois, leur résolution spatiale, dégradée par l'emploi de techniques de moyenne ou de lissage pour pallier les contraintes dues au repliement du spectre des marées échantillonnées par le satellite, ne permet pas de restituer certains traits typiques (forts gradients) des marées dans des régions de bathymétrie complexe et présentant des gradients accentués.

Egbert et al. [1994] ont développé avec succès une méthode d'assimilation des mesures altimétriques aux points de croisement des orbites ascendantes et descendantes de TOPEX/POSEIDON dans un modèle dynamique simple de la marée. 38 cycles ont été utilisés, la solution (notée EGal94) étant fournie sur une grille 0.7x0.7 degré. Les solutions produites sont plus lisses que celles évoquées précédemment : alors que, pour M2 et O1, elles sont de meilleure qualité que l'ensemble des solutions indépendantes de l'altimétrie TOPEX/POSEIDON, elles ne semblent pas apporter d'amélioration en ce qui concerne K1 et S2.

D'autres solutions, basées sur une technique empirique d'inversion [Mazzéga et al., 1994] ou sur une méthode semi-empirique de développement du signal de marée sur un ensemble de fonctions de base (fonctions de Proudman) [Pavlis et al., 1994], ont été produites : elles sont mises à disposition par AVISO sur CD-ROM.

Les estimations de précision présentées ci-dessus sont incomplètes. Les tests d'évaluation devront, bien entendu, être étendus à l'ensemble des solutions présentées dans cette note. Outre la comparaison aux données in-situ, d'autres tests tels que ceux présentés par Molines el al. [1994] pour estimer la précision des deux corrections de marées actuellement présentes dans les GDR-M, devront aussi être réalisés. TOPEX/POSEIDON a déjà permis d'améliorer grandement les solutions de marées océaniques. Une série plus longue de mesures altimétriques permettra à la fois d'augmenter le rapport signal sur bruit et de diminuer encore les effets de repliement du spectre des marées dus à l'échantillonnage du satellite.
Les chiffres de précision mentionnés dans cette note pourront être améliorés d'un facteur 1.4 à 1.5, pour arriver à la limite de précision accessible aux méthodes d'analyse de la marée. L'objectif final, en termes de prédiction, est d'atteindre une précision de 2 cm sur l'océan mondial. La faisabilité d'une telle précision n'est pas encore totalement prouvée.

Bibliographie :

• Cartwright D.E. et R.D. Ray, 1991, J. Geophys. Res., 96, 16897-16912.
• Egbert G.D., A.F. Bennett et M.G. Foreman, 1994, J. Geophys. Res. (in press).
• Le Provost C., M.L. Genco, F. Lyard, P. Vincent et P. Canceill, 1994, J. Geophys. Res. (in press).
• Ma X.C., C.K. Shum, R.J. Eanes et B.D. Tapley, 1994, J. Geophys. Res. (in press).
• Mazzega, P, et M. Bergé, Ocean tides in the Asian Semi-enclosed seas from TOPEX/POSEIDON, 1994, J. Geophys. Res. (in press).
• Molines J.M., C. Le Provost, F. Lyard, R.D. Ray, C.K. Shum et R.J. Eanes, 1994, J. Geophys. Res. (in press).
• Pavlis N.K., B.D. Beckley and B.V. Sanchez, 1994, EGS, Grenoble.
• Parke M.E., R.H. Stewart, D.L. Farless et D.E. Cartwright, 1987, J. Geophys. Res., 92, 11693-11707.
• Schrama E.J.O. et R. Ray, 1994, J. Geophys. Res. (in press).
• Schwiderski E.W., 1980, Rev. Geophys. and Space Phys., 18, 243-268.