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"De même que l'espace, l'immensité océanique demeure pour l'essentiel un milieu énigmatique et hostile. Ce milieu représente néanmoins un attrait permanent pour les hommes, compte tenu des ressources qu'il renferme et de son rôle pour la climatologie mondiale".
Tels sont les défis de l'océanographie, énoncés par Bruno Barnouin, directeur du département "Génie océanique" au centre Ifremer de Brest et responsable technique d'OCEANS 94/ OSATES.
VERS LA PRÉVISION OCÉANIQUE GLOBALE
Les mécanismes de transfert entre la surface et le fond des océans et ceux concernant l'interface entre la surface et l'atmosphère, ne sont toujours pas complètement compris, essentiellement faute d'une couverture spatio-temporelle suffisamment continue. En sept ans, le programme Woce (World océan circulation experiment) n'aura fourni que 24 000 profils hydrographiques de qualité. Aujourd'hui cependant, deux outils complètent cette approche in situ par les navires : le satellite (qui permet notamment d'estimer les grands tourbillons sous la surface) et la simulation sur ordinateur (qui permet l'assimilation des données dans de grands modèles physiques). Cette évolution a bien sûr un impact sur la prévision océanique.
Il est désormais raisonnable d'envisager une océanographie opérationnelle, qui utilisera des modèles dont le contenu descriptif aura évolué vers une certaine capacité de prédiction, et dont la finalité scientifique sera complétée par des objectifs économiques.
Ceux-ci concerneront la prévision climatique, l'aménagement du littoral, le routage océanique, la gestion des pêches, etc. (voir tableau). Mais la réalisation de cet objectif nécessite la mise en œuvre de technologies de plus en plus élaborées.
ÉVOLUTION DES TECHNOLOGIES
Les technologies acoustiques sont largement présentes dans les systèmes sonars et l'instrumentation utilisée pour la navigation, la détection et les communications. La mer, milieu opaque et turbulent, impose la mise en œuvre de ces technologies, qui permettent une pénétration efficace dans ce milieu sévère. Ces systèmes acoustiques sont construits à partir de matériaux de hautes performances, qui ne doivent pas être dégradés par les fortes pressions ambiantes, ni par les conditions contraignantes d'utilisation.
L'utilisation optimale de ces systèmes (sonars, imageurs, organes de transmission acoustique de données ou d'images) fait appel aux dernières techniques informatiques de traitement du signal, ainsi qu'aux derniers développements de l'électronique, pour la miniaturisation et l'intégration de ces fonctions.
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(Photo : Ifremer)
* Source laser et caméra sont désormais utilisées en imagerie sous-marine. Les nouvelles technologies optiques laissent espérer une plus grande utilisation in situ des caméras optiques dans le futur .
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EMERGENCE DES TECHNOLOGIES OPTIQUES
En mer, l'utilisation de l'optique a toujours été limitée, en raison de l'absorption et de la diffusion par le milieu. Les progrès réalisés, aussi bien au niveau des sources cohérentes que du traitement du signal, permettent aujourd'hui d'envisager une plus grande utilisation de ces systèmes optiques pour l'exploration des fonds marins.
Les technologies les plus récentes nous fournissent des systèmes optiques, dans les longueurs d'onde bleu-vert, dont les caractéristiques sont particulièrement intéressantes à utiliser. Elles permettent notamment d'augmenter le grain de l'image, par une limitation de la réverbération du milieu marin au niveau du récepteur. La fenêtre optique du bleu-vert autorise aussi un autre champ d'activités, celui de la cartographie. Par survol aérien, des relevés bathymétriques peuvent être effectués sur des zones côtières de faible profondeur, très difficiles d'accès.
Dans l'avenir, la grande célérité des ondes lumineuses, leur propriété à traverser avec un bon rendement l'interface air/eau, associées à l'avènement de sources lumineuses cohérentes et modulables en amplitude et en fréquence (laser), permettent d'envisager de nouveaux systèmes de communication, de détection et d'imagerie sous-marine, voire de transmission entre satellites et sous-marins.
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(Photo : Ifremer)
Les flotteurs dérivants MARVOR font partie du nouvel arsenal océanographique de l'Ifremer : autonomes, ils dérivent plusieurs mois au fond des océans, puis remontent transmettre par satellite les informations récoltées au cours de leur périple.
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Contact : Bruno Barnouin,
Tél. 98 22 40 80
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Session "capteurs satellitaires"
La connaissance de l'environnement océanique s'appuie sur des mesures in situ, mais utilise aussi des données issues de capteurs embarqués sur des satellites. Une première catégorie de capteurs, dits actifs, fournit des données sur la hauteur moyenne de la surface (altimètre), sur la vitesse du vent au-dessus de la surface (diffusiomètre) et sur la rugosité et l'état de la mer à la surface (radar à ouverture synthétique (SAR)). Ces trois capteurs équipent en particulier le satellite européen ERS-1 (voir Sciences-Ouest n° 78 et 92). Une deuxième catégorie de capteurs, dits passifs, mesure les ondes émises par la surface des océans (radio-mètre), dans une bande de fréquence définie (visible, infra-rouge, micro-ondes). Les données recueillies permettent, par exemple, de déduire la température de surface de l'océan et d'éditer des cartes d'évolution des masses d'eau en fonction des saisons. |
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Session "Acoustique sous-marine"
Cette session comporte 48 communications, couvrant l'ensemble des applications de l'acoustique sous-marine : image du fond marin, mesure de son relief, nature de ses couches sédimentaires, superficielles et profondes, pour l'aspect scientifique. L'acoustique sous-marine intéresse aussi la pêche et les télécommunications. Deux techniques émergentes suscitent un intérêt particulier : les antennes synthétiques pour l'imagerie du fond sous-marin et la transmission acoustique de données numériques, pour la communication sous-marine.
Tomographie et bathymétrie
Il est usuel d'adopter une valeur unique de la vitesse du son dans l'eau (1 500 m/s) ou dans l'air (340 m/s). Pourtant, ces valeurs varient suivant la saison et le lieu. Elles dépendent principalement de la température.
La tomographie acoustique utilise la vitesse du son dans l'eau pour mesurer les fluctuations des paramètres physiques de l'océan tels que sa température, sa salinité... On obtient la vitesse du son en mesurant le temps de propagation d'une onde sonore entre l'émetteur et le récepteur, connaissant la distance qui les sépare.
La bathymétrie permet le calcul des profondeurs marines, à partir de la mesure du temps écoulé entre l'émission d'une onde sonore et son retour après réflexion sur le fond.
Une session spéciale sur le Titanic
Le 14 avril 1912, un peu avant minuit, le paquebot "Titanic" heurtait un énorme iceberg à près de 700 kilomètres dans le sud-est de Terre-Neuve. La coque déchirée sur plus de cent mètres, il coulait en moins de deux heures, entraînant avec lui 1 522 victimes. Soixante-treize ans plus tard, une mission franco-américaine retrouvait l'épave par 3 780 mètres de fond. Une session spéciale sera consacrée à cette mission et aux découvertes qui en résultent, notamment sur la préservation des objets retrouvés.
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(Photo : Ifremer)
En juillet 1987, le submersible français "Nautile" effectuait deux séries de plongées et explorait le "Titanic", brisé en deux morceaux dans les eaux glaciales de l'Atlantique-Nord.
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Ecole d'été Mercator
Du 5 au 15 septembre, aura lieu la 4e école d'été du programme européen Mercator des géosciences marines. Ce programme rassemble des étudiants des universités de Gent (Belgique), Kiel (Allemagne), Arhus (Danemark), Barcelone (Espagne), Patras (Grèce), Bologne (Italie), Galway (Irlande), Utrecht (Pays-bas), Bergen (Norvège), Bangor (Royaume-uni), Brest et Villefranche-sur-Mer, ces deux dernières étant co-organisatrices de cette 4e école d'été, aux côtés de l'Ifremer et de l'UBO (Ecole doctorale des sciences de la mer). Le thème de cette école est le forage sous-marin profond. Les cours se répartissent en cinq disciplines : la lithosphère (couche superficielle rigide du globe terrestre), la tectonique (ensemble des mouvements de la lithosphère), l'histoire des océans, les mécanismes sédimentaires et géochimiques, les mesures de sondages et de forages.
Contact : Thierry Juteau, tél. 98 31 61 75.
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