NEMO (modèle d'océan)

NEMO ("Nucleus for European Modelling of the Ocean") est un modèle de circulation générale océanique développé par un consortium européen. Il est aujourd'hui utilisé dans plusieurs pays européens[1] pour la recherche fondamentale, les prévisions opérationnelles d'état de l'océan, les prévisions saisonnières et les projections climatiques. NEMO est distribué sous licence CeCILL.

Composantes

NEMO est une plateforme de modélisation de l'océan composée de plusieurs modèles et d'outils numériques pour l'utilisation et le traitement des données d'entrées et de sorties. Il comprend 5 composantes principales :

  • L'océan : NEMO-OPA (océan parallélisé)
  • La glace de mer : NEMO-LIM ("Louvain-la-neuve sea Ice Model")[2]
  • Biogéochimie : NEMO-TOP/PISCES ("Tracer in the Ocean Paradigm")[3]
  • Outil de raffinement de grille : NEMO-AGRIF
  • Système d'assimilation de données : NEMO-TAM ("Tangent linear and Adjoint Model")[4]

Il peut être associé aux autres composantes du système climatique (atmosphère, surface terrestre ...) via le coupleur OASIS.

Grille

Il existe plusieurs configurations de NEMO[5] allant du profil vertical (1 dimension ) à l'océan global, ainsi que diverses configurations régionales.

Les configurations globales utilisent les grilles ORCA. Ces grilles sont tripolaires, ce qui permet de couvrir l'ensemble du domaine océanique sans point de singularité[6]. En effet, la grille géographique formée par les méridiens et parallèles possède deux singularités : le pôle nord et le pôle sud. Proche de ces deux points, la taille des mailles de la grille tend vers zéro, ce qui pose des problèmes pour la discrétisation des équations du modèle. Pour éviter ce problème, les pôles des grilles ORCA sont disposés sur la sphère terrestre de manière à se trouver sur les continents. Ainsi, le pôle sud, qui se trouve sur le continent Antarctique n'est pas modifié par rapport à une grille régulière, alors que le pôle nord, qui se trouve dans l'océan Arctique, est remplacé par deux pôles se situant sur l'Amérique du Nord et la Sibérie. La grille ORCA existe en plusieurs résolutions horizontales allant d'environ 2 degrés au 1/12ème de degré.

Approximations

Comme tous les modèles de circulation générale océanique, NEMO-OPA est basée sur les équations de Navier-Stokes, ainsi que l'équation d'état de l'eau de mer (qui relie température, salinité et densité) dans le cadre de certaines approximations dues aux propriétés de l'océan. Les approximations des équations primitives de NEMO sont :

  • Approximation sphérique : La Terre est considérée comme une sphère.
  • La profondeur océanique est négligée par rapport au rayon de la Terre.
  • Hypothèse de fermeture du mélange turbulent : Les petites échelles sont exprimées en fonction des mouvements grande échelle.
  • Approximation de Boussinesq : les variations de densité sont négligées, sauf pour le calcul des termes de flottabilité.
  • Équilibre hydrostatique : Équilibre entre la gravité et la force de pression.
  • Le fluide est considéré comme incompressible

Dans le cadre de ces approximations, NEMO peut servir à l'étude d'un large spectre d'échelles spatio-temporelles allant du km aux échelles globales et de quelques heures aux échelles climatiques[7].

Développement

Le développement de NEMO est organisé et contrôlé par un consortium européen[8] créé en 2008 et incluant :

NEMO dans les modèles climatiques

Historiquement, NEMO a été développé pour étudier l'océan global et le climat. La configuration globale ORCA fut couplée au modèle de circulation générale atmosphérique (Atmospheric general circulation model - AGCM) de Météo-France - ARPEGE - en 1995[9] formant le modèle climatique du CNRM-CERFACS. Il fut ensuite couplé au modèle d'atmosphère du Laboratoire de météorologie dynamique en 1996, formant le modèle climatique de l'institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL) en 1996, s'imposant alors comme le modèle d'océan des deux modèles climatiques français. Il fut ensuite couplé à d'autres modèles atmosphériques de divers pays. Les objectifs des modèles climatiques incluant NEMO sont divers et vont des systèmes de prévision saisonnière aux très longues simulations utilisées pour les études paléoclimatiques[9]. En particulier, NEMO est la composante océanique de plusieurs modèles climatiques participant au projet d'intercomparaison des modèles couplés (Coupled Model Intercomparison Project - CMIP).

Annexes

Articles connexes

Liens externes

Références
  1. « NEMO : un modèle d'océan européen », sur INSU (consulté le )
  2. C. Rousset, M. Vancoppenolle, G. Madec et T. Fichefet, « The Louvain-La-Neuve sea ice model LIM3.6: global and regional capabilities », Geosci. Model Dev., vol. 8, no 10,‎ , p. 2991–3005 (ISSN 1991-9603, DOI 10.5194/gmd-8-2991-2015, lire en ligne, consulté le )
  3. O. Aumont, C. Ethé, A. Tagliabue et L. Bopp, « PISCES-v2: an ocean biogeochemical model for carbon and ecosystem studies », Geosci. Model Dev., vol. 8, no 8,‎ , p. 2465–2513 (ISSN 1991-9603, DOI 10.5194/gmd-8-2465-2015, lire en ligne, consulté le )
  4. A. Vidard, P.-A. Bouttier et F. Vigilant, « NEMOTAM: tangent and adjoint models for the ocean modelling platform NEMO », Geosci. Model Dev., vol. 8, no 4,‎ , p. 1245–1257 (ISSN 1991-9603, DOI 10.5194/gmd-8-1245-2015, lire en ligne, consulté le )
  5. (en) Gurvan Madec, NEMO ocean engine (ISSN 1288-1619, lire en ligne)
  6. (en) Gurvan Madec et Maurice Imbard, « A global ocean mesh to overcome the North Pole singularity », Climate Dynamics, vol. 12,‎ , p. 381–388 (ISSN 0930-7575 et 1432-0894, DOI 10.1007/BF00211684, lire en ligne, consulté le )
  7. (en) C. Lévy et R. Benshila, NEMO for dummies, vol. Mercator Ocean quarterly newsletter #46, (lire en ligne), p4
  8. (en) « NEMO governance and strategy », sur https://www.nemo-ocean.eu/,
  9. (en) Guilyardi et al., NEMO for climate modelling (Mercator Ocean Quarterly Newsletter), (lire en ligne), p67
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