Un modèle de vagues qui n'a jamais été confronté à une mesure indépendante n'est pas fiable : c'est une hypothèse. Avant de fonder une fenêtre météo ou un seuil de dimensionnement sur une hauteur significative (Hs) de réanalyse, nous l'avons auditée contre deux juges indépendants — onze missions d'altimétrie satellite et le réseau de bouées CANDHIS du Cerema — sur trois corridors. Le résultat n'est pas un score unique : c'est une carte de ce qui est fiable, et de ce qui ne l'est pas.
Pourquoi auditer un modèle de vagues avant de s'en servir
ERA5 (ECMWF) et MFWAM (Copernicus) produisent une hauteur significative de vagues en tout point, à toute heure, depuis des décennies. C'est ce qui les rend indispensables pour dimensionner une opération de pose de câble ou statuer sur une fenêtre météo. C'est aussi ce qui les rend dangereux à prendre pour argent comptant : une réanalyse à 0,5° de résolution ne « voit » pas forcément la côte, et un biais systématique de quelques dizaines de centimètres change la probabilité de dépassement d'un seuil opérationnel.
Nous avons donc construit un audit en quatre phases, sur trois corridors — la Manche (corridor câblier), le Golfe du Lion et le Raz de Sein — couvrant 2010 à 2026, avec un trou structurel entre 2021 et 2022 : l'archive « multi-year » de certaines missions Copernicus s'arrête en juin 2019, et l'archive temps quasi réel (NRT) démarre plus tard. Ce trou n'est pas comblable avec les produits Copernicus actuels — nous le signalons plutôt que de l'interpoler en silence.
Phase 1 — Jason-3 contre ERA5, sur la Manche
Premier juge : l'altimètre Jason-3, comparé point par point à ERA5 sur le corridor Manche. Le biais global est de −0,066 m, pour un RMSE de 0,332 m et un indice de dispersion (SI) de 17,6 %. Ce chiffre global masque une hétérogénéité qu'il faut nommer :
- Eaux ouvertes (32,4 %, n = 7 848)
- Biais −0,057 m, RMSE 0,287 m, SI 15,6 %.
- Zone côtière (67,6 %, n = 16 432)
- Biais −0,072 m, RMSE 0,359 m, SI 19,2 %.
Les deux tiers des points de comparaison sur la Manche sont en zone côtière — là où l'altimétrie nadir elle-même perd en qualité à l'approche de la terre. Traiter cette population à part, plutôt que de la diluer dans une moyenne globale, est ce qui rend le chiffre exploitable.
La saisonnalité du RMSE est resserrée : 0,345 m en hiver (DJF), 0,343 m au printemps (MAM), 0,283 m en été (JJA), 0,343 m en automne (SON) — l'été est la seule saison nettement à part, conforme à des mers plus calmes. Le signal le plus utile opérationnellement vient du QQ-plot : il montre une compression de queue de distribution. ERA5 sous-estime les extrêmes au-delà d'environ 2 m de Hs — exactement la plage qui déclenche les seuils opérationnels usuels.
Phase 2 — onze missions, pour vérifier que le biais est stable
Un biais mesuré sur une seule mission ne dit rien de sa stabilité : est-il propre au capteur, ou structurel dans le modèle ? Nous avons étendu la comparaison à onze missions altimétriques (Jason-3, Sentinel-3A, Sentinel-3B, Sentinel-6A, SARAL, CryoSat-2 et les précédentes) sur la Manche. Les écarts de biais entre missions vont de 0,04 à 0,13 m — systématiquement sous le plancher d'incertitude propre à l'altimétrie elle-même, 0,2 à 0,3 m.
Conclusion opérationnelle : il n'y a pas de biais différentiel entre missions, donc pas de recalibrage à faire par capteur. La transition d'archive MY vers NRT — de Jason-3 à Sentinel-6A, en avril 2022 — ne casse pas la stabilité du biais malgré le changement de plateforme. Seule exception à noter : CryoSat-2 n'est exploitable que sur 2010–2013 (n = 101) avant son basculement en mode SAR, qui change la nature de la mesure.
Phase 3 — trois corridors, une hypothèse de départ contredite
En étendant l'audit au Golfe du Lion et au Raz de Sein, deux constats retiennent l'attention. D'abord, la résolution de 0,5° d'ERA5 est trop grossière pour le Golfe du Lion — un corridor où la bathymétrie et le trait de côte varient à une échelle que la maille ne capture pas. Ensuite, et c'est le résultat qui contredit notre hypothèse de départ : le Raz de Sein n'est pas le corridor le plus défavorable. Nous nous attendions à ce qu'un passage resserré et exposé pénalise le plus la réanalyse ; ce n'est pas ce que montrent les comparaisons.
Sur ce même Raz de Sein, MFWAM (Copernicus, résolution 0,083°, environ 9 km) offre une alternative plus fine, mais avec une fenêtre temporelle courte : novembre 2022 à juin 2026, et seulement quatre missions en temps quasi réel disponibles sur cette période. La résolution plus fine ne s'obtient donc qu'au prix d'un historique réduit à 3,6 ans.
Phase 4 — les bouées CANDHIS comme troisième juge
L'altimétrie satellite mesure le long d'une trace, à un instant donné. Le réseau CANDHIS du Cerema — une centaine de bouées côtières réparties sur le littoral français — mesure en un point fixe, en continu. C'est un juge d'une nature différente, et c'est ce qui en fait un test complémentaire plutôt que redondant.
Sur le Raz de Sein, la comparaison ERA5 contre altimétrie à proximité d'une douzaine de stations CANDHIS donne 21 603 points de comparaison, pour une Hs moyenne de 2,20 m — cohérent avec les résultats de la phase 3.
Le résultat le plus important de cette phase est un échec instructif, pas un chiffre : sur le Golfe du Lion, les dix bouées CANDHIS tombent toutes dans des mailles qu'ERA5 masque comme terre, du fait de sa grille à 0,5°. La validation y est tout simplement impossible avec ERA5 — ce n'est pas un problème de qualité du modèle, c'est un problème de résolution qui rend le modèle aveugle exactement là où se trouvent les instruments de mesure. En basculant sur MFWAM, quatre bouées sur dix — Le Planier et Espiguette notamment — retombent en mer et deviennent comparables : 109 283 points de comparaison sur janvier 2022 à juin 2026, pour un biais de −0,043 m, un RMSE de 0,183 m et un SI de 23,3 %.
Ce que l'audit change, et ce qu'il ne prétend pas
Trois précautions de lecture s'imposent, et nous les publions avec les chiffres plutôt qu'en note de bas de page :
- Des écarts de biais de 0,04 à 0,13 m entre missions, comme en phase 2, sont sous le plancher d'incertitude de l'altimétrie elle-même (0,2–0,3 m) : ils ne s'interprètent pas comme une erreur réelle du modèle.
- L'altimétrie nadir se dégrade près des côtes : 67,6 % des points de comparaison sur la Manche sont en zone côtière et doivent être lus séparément des eaux ouvertes, jamais fondus dans une seule moyenne.
- L'archive MFWAM ne couvre que 3,6 ans, et une bouée CANDHIS mesure en un point quand un modèle moyenne sur une maille : les deux juges se complètent, aucun ne remplace l'autre.
L'audit ne dit pas « le modèle est bon » ou « le modèle est mauvais ». Il dit où il est utilisable — la fréquence de mise en mouvement issue de la phase 1 est confirmée, la stabilité inter-missions de la phase 2 tient — et où il est structurellement aveugle, comme un maillage à 0,5° qui place dix bouées sur la terre ferme. C'est cette carte de fiabilité, pas une moyenne unique, qui doit entrer dans une fenêtre météo ou un seuil de dimensionnement.
Questions fréquentes
Pourquoi comparer un modèle de vagues à onze missions altimétriques différentes ?
Un biais mesuré sur une seule mission ne dit pas s’il est propre au capteur ou structurel dans le modèle. Sur la Manche, les écarts de biais entre les onze missions vont de 0,04 à 0,13 m, tous sous le plancher d’incertitude de l’altimétrie (0,2–0,3 m) : le biais est donc stable et ne dépend pas de la mission, y compris à la transition MY/NRT d’avril 2022 entre Jason-3 et Sentinel-6A.
ERA5 est-il utilisable partout pour valider des mesures de bouées ?
Non. Sur le Golfe du Lion, les dix bouées CANDHIS tombent toutes dans des mailles qu’ERA5 masque comme terre, du fait de sa résolution de 0,5°. La validation y est structurellement impossible avec ERA5 ; il faut basculer sur MFWAM (0,083°), qui remet quatre bouées en mer et permet 109 283 points de comparaison.
Le Raz de Sein est-il le corridor le plus défavorable pour la précision d’ERA5 ?
Non, et c’est un résultat contraire à l’hypothèse de départ : parmi les trois corridors audités (Manche, Golfe du Lion, Raz de Sein), le Raz de Sein n’est pas celui où ERA5 performe le moins bien, malgré son exposition et sa configuration resserrée.