Etudes et évaluation de processus océaniques par des hiérarchies ...

6 CHAPITRE 2. COMPRENDRE LA DYNAMIQUE OCÉANIQUE
croît plus vite que la compréhension humaine. Comme la croissance de la complexité des
modèles est liée à l’explosion de la puissance de calcul des ordinateurs, le fossé entre la
compréhension et les résultats des simulations s’élargira dans le futur, et il est le devoir
des chercheurs de veiller à ce que le fossé ne devienne pas trop large. Eviter une séparation
entre modèles numériques et compréhension est, aujourd’hui, un défi dans plusieurs domaines
de recherche.
Mais qu’est-ce que veut dire comprendre un système naturel, comme la dynamique
océanique ? D’abord restreignons nous à comprendre certains processus importants de la
dynamique naturelle. Si nous avons identifié et compris les processus importants ainsi que
leurs interactions, nous avons élargi notre compréhension de la dynamique d’un système
naturel.
2.2 Études et réseau de processus
tel-00545911, version 1 - 13 Dec 2010
La seule façon d’assurer notre compréhension de la dynamique océanique est de la
décomposer en processus. La première étape est alors d’identifier les processus importants
pour la dynamique étudiée. La deuxième étape est le choix d’un ou plusieurs modèles
physiques dans lesquels le processus en question est (quasi) isolé. Un modèle physique
représente une expérience de laboratoire ou une situation physique, réelle ou hypothétique.
Ce modèle doit être assez complet et réaliste pour inclure les principaux aspects du processus
mais assez simple pour permettre une compréhension à l’échelle humaine. Le choix
du modèle physique est une étape décisive en recherche, demandant de l’intuition et de
l’expérience scientifique. Le travail sur le modèle, ensuite, est souvent systématique.
Si tout processus important peut être compris (pas nécessairement par une seule personne)
et sa dynamique expliquée à l’aide des résultats d’un ou plusieurs modèles, et si
nous pouvons construire un réseau de processus compris, connectant un modèle océanique
réaliste global aux équations de Navier-Stokes et les conditions aux limites, nous avons
certainement augmenté notre compréhension de la dynamique des océans.
Le point de départ est un petit nombre de lois fondamentales de la physique comme
la conservation de la masse et de l’inertie pour l’écoulement d’un fluide. La plupart des
modèles sont directement dérivés de ces lois, mais beaucoup de résultats provenant de tels
modèles ne peuvent pas être compris à partir des seules lois fondamentales de la physique.
Il faut construire un réseau de modèles ou expériences physiques intermédiaires divisant le
grand saut en petits pas, chacun compréhensible à l’échelle humaine, à l’aide des résultats
provenant d’autres modèles. Ces modèles physiques forment un réseau complexe qui ne
possède pas nécessairement une structure hiérarchique. Prenons l’exemple des modèles
pour étudier la convection profonde océanique, quelques-uns des modèles physiques utilisés
sont : un bassin avec une géométrie donnée, avec ou sans rotation, avec un forçage convectif
homogène ou localisé, avec un ou plusieurs traceurs actifs, avec ou sans stratification, avec
ou sans écoulement à grande échelle. Cette liste peut être étendue, mais il est clair qu’il n’y
a pas un ordre hiérarchique entre ces modèles. Plus encore, ces modèles et leurs résultats
ne peuvent souvent pas être comparés ou mis en relation directe, car ils considèrent des