D'un modèle à 7 km à AMM15, et retour chez Copernicus
Les prévisions d'océan du Met Office pour le plateau nord-ouest européen remontent loin : en 2019, le système fournissait des produits depuis plus de 15 ans, construit sur FOAM, ses Forecasting Ocean Assimilation Models. Ces mers sont pour l'essentiel peu profondes et à forte marée, fréquentées par la pêche, le pétrole, le gaz et les énergies renouvelables, et leurs côtes sont exposées aux inondations dues aux pleines mers, aux vagues et aux surcotes de tempête. Pendant 8 ans, les prévisions livrées à Copernicus Marine et aux projets qui l'ont précédé sont venues d'AMM7, un modèle à grille de 7 km. Il reproduisait la circulation de grande échelle du plateau, mais pas ses petits tourbillons, ses jets frontaux ni ses marées internes.
AMM15, l'Atlantic Margin Model à 1,5 km, a été développé par le Met Office et le National Oceanography Centre dans le cadre de leur Joint Weather and Climate Research Programme, et présenté par Graham et ses collègues en février 2018. Le pas était coûteux : environ 15 fois plus de mailles en eau qu'AMM7, et environ 400 heures-nœuds par jour contre 20. Un run de 30 ans sans assimilation de données a amélioré l'état moyen dans l'ensemble, davantage hors du plateau que dessus, et laissé largement inchangés les biais de la mer du Nord. Les auteurs ont prévenu qu'une grille horizontale plus fine ne suffirait pas à elle seule à apporter des améliorations sur tout le domaine.
Deux années d'essais, 2016 et 2017, menées à côté d'AMM7, ont servi à décider de poursuivre, et les prévisions AMM15 en temps réel ont démarré début novembre 2018. Tonani et ses collègues ont décrit ce premier système en 2019 : une prévision de 6 jours, forcée par l'IFS de l'ECMWF à la demande de Copernicus Marine, calculée en environ 4 heures sur 48 nœuds du Cray XC40 du Met Office. Le document de qualité du produit mentionne le couplage à un modèle de vagues comme une mise à jour scientifique de septembre 2020.
Puis vint une rupture. Le consortium que menait le Met Office, avec l'Agence fédérale maritime et hydrographique allemande (BSH), le National Oceanography Centre et le Plymouth Marine Laboratory, a quitté le service Copernicus, et à partir de novembre 2023 le produit du même nom a été une extraction du système du centre de production IBI, tandis que le Met Office proposait AMM15 par son propre UK Marine and Climate Advisory Service. En novembre 2025, le système du Met Office est revenu sous un nouveau consortium, avec une prévision de 7 jours ; Copernicus cite désormais le BSH en tête, avec le Met Office, le Plymouth Marine Laboratory et Hereon. Le document de qualité le dit semblable au système disponible avant novembre 2023, et rapporte qu'une étude interne financée par Copernicus a trouvé ce dernier meilleur que l'extraction d'IBI sur la marée et la température de la mer, et comparable pour le reste.
La science : la marée dans les équations
AMM15 est une configuration régionale de NEMO v3.6 (Nucleus for European Modelling of the Ocean), le code d'océan qui se trouve aussi derrière la circulation de SMOC, réglée ici pour une mer que domine la marée. La marée est la principale source de variabilité sur la plus grande partie du plateau, si bien que le modèle a une surface libre non linéaire : ses couches s'étirent et se resserrent à mesure que l'eau monte et descend. Les courtes échelles de temps d'une marée obligent à scinder le calcul en deux, l'écoulement moyenné sur la profondeur avançant par pas d'environ 3,5 secondes et le reste par pas de 60 secondes. Le frottement sur le fond suit une couche logarithmique, et le mélange vertical un schéma de turbulence dit « generic length scale ».
La marée est calculée dans le modèle, non ajoutée à celui-ci. Elle entre de deux façons : le long des limites ouvertes, sous forme de 11 composantes (M2, S2, N2, K2, K1, O1, P1, Q1, M4, MS4, MN4) tirées de la solution TPXO7.2 au 1/12°, et sous forme de marée d'équilibre. De là, elle traverse le plateau par la physique propre du modèle, sur la bathymétrie EMODnet de 2015, ramenée de la plus basse mer astronomique au niveau moyen de la mer. SMOC procède autrement : il ajoute une marée moyennée sur la profondeur tirée de FES2014 à une circulation calculée sans marée. Dans AMM15, marée et circulation sortent des mêmes équations, en un seul courant.
Le modèle calcule sur une grille tournée, dont le pôle est déplacé pour qu'un faux équateur traverse le domaine et que les mailles gardent à peu près la même taille du sud au nord. Les articles et le document de qualité donnent environ 1,5 km dans les deux directions ; le manuel du produit donne 1/60°. Le produit la livre interpolée sur une grille régulière de 1/33° en longitude sur 1/74° en latitude, environ 2 km sur 1,5 km à 50° N. C'est plus fin que le rayon de Rossby interne sur le plateau, de l'ordre de 4 km, si bien que tourbillons et fronts peuvent être calculés avec seulement un peu de viscosité ajoutée. Sur la verticale, il compte 51 niveaux qui épousent le fond, d'environ 0,3 m d'épaisseur en eau peu profonde à 99 m dans les plus grands fonds, interpolés sur 33 profondeurs standard.
L'océan est couplé dans les deux sens au modèle de vagues WAVEWATCH III v4.18, toutes les heures. Les vagues agissent sur le courant par trois termes : la tension sur l'eau, modifiée par la croissance et la dissipation des vagues ; la force de Stokes-Coriolis dans l'équation de la quantité de mouvement ; et une rugosité de surface de la mer qui dépend de la hauteur des vagues. Le modèle de vagues, à son tour, ressent le courant de surface. Le courant de surface lui-même est le premier niveau du modèle, non interpolé : 1 m d'épaisseur là où la mer a plus de 50 m de profondeur, moins ailleurs. Aucune dérive de Stokes n'y est ajoutée, contrairement au courant total de SMOC, qui additionne la circulation, la marée et la dérive de Stokes. Il ne contient pas le petit déplacement net de l'eau vers l'avant au passage des vagues.
Comment un run est calculé
Un run est calculé chaque jour, à partir de 00 UTC. Il commence par deux cycles d'analyse sur les deux jours précédents, de 48 à 24 heures en arrière et de 24 heures en arrière au départ, puis déroule la prévision sur 168 heures. À chaque cycle, le modèle tourne d'abord sur une journée et est comparé aux observations au moment où elles ont été faites ; NEMOVAR, un schéma 3D-Var, calcule ensuite des corrections de température, de salinité, de vitesse et de hauteur de la surface de la mer, maintenues en équilibre dynamique ; un dernier passage du modèle les injecte progressivement. L'analyse à 24 heures en arrière sert de départ au run du lendemain, et la large fenêtre laisse entrer les observations qui arrivent tard.
Le système assimile la température de surface de la mer mesurée par des navires, des bouées dérivantes et des bouées ancrées, et par des satellites (AVHRR, SEVIRI, VIIRS, AMSR2) ; des profils de température et de salinité de flotteurs Argo, de planeurs sous-marins et d'autres instruments ; et l'anomalie du niveau de la mer le long des traces, mesurée par les altimètres de Cryosat, AltiKa, Jason-3, Sentinel-3 et Sentinel-6. L'altimétrie et le modèle sont débarrassés de la marée avant le calcul des corrections, puis la marée est rajoutée, si bien qu'elle reste celle du modèle. Aucun courant mesuré n'est assimilé : les vitesses ne bougent que par leur équilibre avec les autres champs, et les radars HF utilisés pour la validation restent hors de l'analyse.
Au-dessus de la mer, le Unified Model mondial du Met Office pilote le système, ses champs horaires et trihoraires étant appliqués directement comme flux. AMM15 est imbriqué à sens unique : à son bord atlantique, le modèle mondial ORCA12 au 1/12° du Met Office donne la température, la salinité, la hauteur de la surface de la mer et les courants intégrés sur la profondeur, et à son bord baltique, le modèle de la mer Baltique de Copernicus donne la température, la salinité et les courants intégrés sur la profondeur. Les débits des fleuves viennent d'une climatologie quotidienne de données de stations hydrométriques moyennées sur 1980–2014, complétée d'une plus ancienne pour les grands fleuves qui en sont absents, le long des côtes françaises et norvégiennes par exemple. Ce sont des débits typiques de la date, non ceux du jour.
Copernicus Marine vise 12 h 00 UTC pour la publication quotidienne ; le courant de surface horaire a été vu publié entre 8 h 50 et 10 h 15 UTC environ, les deux jours d'analyse réécrits et la prévision précédente remplacée. Des moyennes quotidiennes sur 25 heures, qui retirent la marée, et des champs de surface au quart d'heure côtoient les champs horaires, avec une archive glissante de deux ans. Le modèle calcule d'environ 45° N à 63° N et jusqu'à environ 20° O ; le rectangle diffusé est un peu plus petit, de 46° N à 62,74° N et de 16° O à 13° E, sur 958 × 1240 points, dont environ 724 500 en mer. Tous les points de grille de la Baltique et du Kattegat au sud de 57,25° N sont masqués.
En mer
AMM15 couvre la Manche et le pas de Calais, la mer du Nord jusqu'au-delà des Shetland, la mer d'Irlande et le canal Saint-George, la mer Celtique, les eaux autour de la Bretagne, l'ouest de l'Irlande et de l'Écosse, le Pentland Firth, le Skagerrak, et le golfe de Gascogne seulement jusqu'à 46° N au sud : la péninsule Ibérique et la Méditerranée sont en dehors. Sa grille dessine davantage ces eaux qu'une grille mondiale : dans un carré de ±0,08° autour du raz Blanchard, aussi appelé Alderney Race, la grille au 1/12° de SMOC a 4 points en mer et celle d'AMM15 en a 60, comme l'a mesuré Saily WR en novembre 2026. C'est plus de détail, et un courant plus fort peut y apparaître ; ni l'un ni l'autre ne prouve que ce courant est juste.
La validation des producteurs, sur 2022 et 2023, est la plus solide pour la marée en tant que hauteur d'eau. Sur 146 marégraphes de côtes ouvertes, la principale composante semi-diurne, M2, présente un écart médian d'amplitude de 0,22 % (0,26 cm, avec un écart quadratique moyen de 9,54 cm pour une amplitude médiane de 128,77 cm) et un écart médian d'horaire de 8,2 minutes, avec un écart quadratique moyen d'environ 21 minutes. Ils trouvent les plus grandes erreurs d'horaire dans la baie Allemande, où les hauts-fonds et un point amphidromique proche rendent la phase difficile à placer, et dans le Skagerrak et le Kattegat, où les marées sont faibles. Ces chiffres parlent de la montée et de la descente de la mer, non de son courant.
Le courant lui-même est plus difficile à vérifier : les producteurs disent les courants modélisés très difficiles à évaluer, faute de données, et les laissent hors du résumé de leurs résultats. Ils le comparent à trois systèmes de radars HF. Dans la baie Allemande, la corrélation est d'environ 0,9 pour les courants de marée et 0,7 pour le courant résiduel ; dans le Skagerrak, le courant résiduel fait mieux que la faible marée ; au large de Bergen, dans la fosse norvégienne, la corrélation est faible pour les deux. Tonani et ses collègues ont trouvé le courant de marée d'AMM15 plus proche que celui d'AMM7 des radars de la baie Allemande en mars 2017, avec un écart quadratique moyen plus petit partout où portent les radars. Aucun de ces radars ne se trouve en Manche, en mer d'Irlande ou au large de la Bretagne, si bien que ces chiffres disent peu de chose du courant dans une course donnée.
Près des côtes, le modèle a ses propres limites. NEMO 3.6 ne sait ni couvrir ni découvrir, si bien qu'une profondeur minimale de 10 m est imposée : il y a de l'eau dans le modèle là où le fond découvre réellement, et la propagation de la marée est fausse à de telles profondeurs. Le manuel du produit déconseille d'utiliser directement les champs là où de vastes zones ont moins de 10 m de fond, en nommant la mer des Wadden ; l'article de configuration ajoute la côte de l'East Anglia, le canal de Bristol, la baie de Morecambe et le Solway Firth. Un fleuve en crue n'est pas dans la prévision, et une grille d'environ 2 km ne peut dessiner le tourbillon derrière un rocher : Tonani et ses collègues écrivent que les processus côtiers ne sont pas entièrement résolus. Dans une porte de marée ou près de terre, les atlas de courants et les instructions nautiques restent la référence.
AMM15 dans Saily WR
Saily WR prend le courant de surface horaire d'AMM15 sur le stockage public de Copernicus Marine, sur sa propre grille, de H+0 à H+168 du run de chaque jour. Un serveur télécharge chaque nouveau run dès sa publication, et la page Données montre en direct sur quel run d'AMM15 se trouve l'application, son horizon et le rectangle qu'il couvre. Comme l'exige la licence Copernicus Marine, les données sont créditées partout où elles apparaissent : « E.U. Copernicus Marine Service Information (CMEMS) ».
Il n'y a rien à choisir : dans ses eaux, une route navigue d'elle-même dans AMM15, par-dessus SMOC. Au-delà de H+168, ou là où aucun des quatre points d'AMM15 qui entourent la route n'a d'eau, la route prend SMOC. Une maille qui touche la terre garde AMM15, tiré de ses seuls points en eau : la route ne passe à SMOC, sur une grille bien plus grossière, que dans un port ou une passe qu'AMM15 ne voit pas.
Au bord du domaine, à 46° N notamment, la route passe d'un courant à l'autre sans transition, si bien que le courant qu'elle rencontre peut y faire un saut. Le résumé de la route nomme chaque courant qu'elle a traversé, dans l'ordre, par exemple « AMM15, puis SMOC » ; sur une route naviguée dans plusieurs, le tableau de marche, à l'écran comme imprimé, nomme la source de chaque bord, et le CSV a une colonne « Source du courant ». Sur la carte de routage, le calque Courant montre AMM15 dans ses eaux et le courant mondial autour.
Si Copernicus cesse de publier, le dernier run reste utilisé tant que ses échéances couvrent l'heure, même vieux de plusieurs jours. Sur un long trajet, dont le pas de temps dure des heures, un tronçon garde une seule valeur de courant sur toute sa longueur alors que la marée s'inverse environ toutes les 6 heures, si bien que le temps gagné sur un fort courant peut être surestimé. Par vent très faible contre le courant, une route peut aussi s'arrêter avant sa destination. Et Saily WR n'a pas comparé le courant d'AMM15 à des observations : rien ici ne dit qu'une route qui y navigue est plus proche de la réalité qu'une route naviguée dans SMOC.
Sources
- AMM15 : a new high-resolution NEMO configuration for operational simulation of the European north-west shelf, Graham et al., Geoscientific Model Development (2018)
- The impact of a new high-resolution ocean model on the Met Office North-West European Shelf forecasting system, Tonani et al., Ocean Science (2019)
- Product User Manual for NWSHELF_ANALYSISFORECAST_PHY_004_013, issue 3.0, Copernicus Marine Service (2025)
- Quality Information Document for NWSHELF_ANALYSISFORECAST_PHY_004_013, issue 3.0, Copernicus Marine Service (2025)
- Atlantic - European North West Shelf - Ocean Physics Analysis and Forecast, Copernicus Marine Service (2026)
- Currents, 2D, hourly : the dataset's catalogue entry, Copernicus Marine Service (2026)
- North West Shelf – Monitoring Forecasting Centre (NWS MFC), Copernicus Marine Service (2026)
- NWS MFC poster : the NOWMAPS consortium, Copernicus Marine Service (2023)
- Met Office marine data service, Met Office
- Product User Manual for GLOBAL_ANALYSISFORECAST_PHY_001_024, issue 2.4, Copernicus Marine Service (2026)
- Service commitments and licence, Copernicus Marine Service (2026)