Recueil des Résumés de Communications

Transcription

Journées Scientifiques LEFE/GMMC 2016
7 au 9 juin 2016
Université de Toulon
Campus de Toulon – Bât. PI – Amphi FA001
70 Avenue Roger Devoucoux 83000 TOULON
Recueil des
Résumés de Communications
1er Juin 2016
Les journées sont organisées par le Groupe Mission Mercator Coriolis dans le cadre du programme
LEFE (les Enveloppes Fluides et l'Environnement) de l'Institut National des Sciences de l'Univers du
CNRS.
Contact: [email protected], [email protected]
1
Liste des communications
(dans l'ordre d'apparition dans le programme)
1. Performance and quality assessment of the forthcoming Copernicus Marine Service global
ocean monitoring and forecasting real-time system .............................................................................. 5
2.
MEDRYS, high-resolution reanalysis of the Mediterranean Sea over the period 1992-2013 ......... 5
3. Toward an improved representation of the Arctic ocean and sea ice states: an overview of the
FREDY and ArcticMix projects ................................................................................................................. 6
4.
Global Reanalysis of Ocean BioGeochemistry: GREEN-GROG......................................................... 6
5. Quelle est la part chaotique vs déterministe de la variabilité océanique interannuelle-àdécennale ? - Intérêt d'une approche ensembliste. ............................................................................... 7
7. Data assimilation in ¼ ° coupled physical-biogeochemical model of the North Atlantic: use of
error modelling based on stochastic parameterizations of biogéochemical uncertainties. ................... 8
11.
L’assimilation des spectres de sentinel-1A dans le modèle de vagues MFWAM: Conséquences
sur le couplage avec l’océan.................................................................................................................... 9
13.
Fine scale structures in an Anticyclonic eddy off Cape Verde Peninsula observed from Gliders
10
14.
Impact of ENSO diversity on the Oxygen Minimum Zone off Peru/Chile ................................. 11
15.
Influence of the oceanic chlorophyll on the upper Tropical Atlantic Ocean............................. 11
18.
SIMBAD, a SIMplified Boundary Atmospheric layer moDel for ocean modeling purposes ...... 12
19.
The seamless and multi-model coupling between atmosphere, land, hydrology, ocean, waves
and sea-ice models based on SURFEX using OASIS3-MCT .................................................................... 12
20.
Wave-driven mixing in open water and sea ice ........................................................................ 13
21.
Sea Surface North Atlantic subtropical gyre in 2012-2014 : salinity, temperature and currents
(from an analysis of in situ, satellite and Mercator PSY2V4 nowcasts). ............................................... 13
22.
Enjeux et frontières de la modélisation des échelles kilométriques pour les systèmes
opérationnels globaux. .......................................................................................................................... 14
24.
Projets contribuant à l’élaboration d’une capacité d’Océanographique Côtière Opérationnelle
nationale au SHOM ............................................................................................................................... 15
27.
ReNHFOR (Research and Networking for High Frequency Oceanographic Radars) ................. 17
28.
CROCO (Coastal and Regional Ocean Community model) ........................................................ 17
30.
HOMONIM Phase-II : Une contribution à l’amélioration de la prévision des submersions
marines sur l’Outre-Mer........................................................................................................................ 18
32.
ILIAC: Influence des Conditions limites aux frontières sur la circulation côtière de NouvelleCalédonie ............................................................................................................................................... 19
35.
Les configurations couplées physique-biogéochimie à Mercator Océan : simulations
interannuelles et temps réel ................................................................................................................. 20
2
36.
Le projet AMICO-BIO : Action de Modélisation Intégrée Côtière Opérationnelle 3D couplée
physique BIOgéochimique..................................................................................................................... 20
37.
Multi-scale interactions in the OMZ off Peru: AMOP observations and modelling .................. 21
38.
Evaluation du réseau BioArgo : étude d’un cas-test en Mer Méditerranée ............................. 22
40.
Evaluation of 7 atmospheric datasets in the Arctic Ocean over the period 2007-2014 ........... 23
41.
CORA4.2: A global delayed time mode validated in-situ dataset ............................................. 23
42.
Sur le parc national des Gliders ................................................................................................. 24
45.
Les COPERNICUS Marine Environment Monitoring Services - CMEMS .................................... 25
48.
DRAKKAR: Coordination de simulations à haute résolution de l'océan global et de
développements du système de modélisation de l'océan NEMO ........................................................ 26
49.
PACO Vers une meilleure paramétrisation de la côte et des conditions aux limites dans les
modèles d'océan ................................................................................................................................... 26
50.
Euro-Argo: a new European Research Infrastructure for climate change research and
operational oceanography .................................................................................................................... 27
51.
Le projet MOCCA: Monitoring the Ocean Climate Change with Argo ...................................... 27
52.
Performance and quality assessment of the 1992-2015 GLORYS2V4 ocean reanalysis ........... 27
53.
Minimum/maximum et moments statistiques: cohérence et application au contrôle qualité
automatique .......................................................................................................................................... 28
54.
The intraseasonal equatorial Kelvin wave activity during El Niño ............................................ 28
55.
Meso and submesoscales in the tropics: observability from altimetric and modelled SSH ..... 28
56.
Etat des lieux quant à la modélisation explicite de la marée globale avec NEMO ................... 29
59.
Bias correction of SMOS Sea Surface Salinity in a Global Ocean Forecasting System at 1/4°. . 30
60.
Impact of ocean-sea-ice modelling uncertainties on the reliability of ensemble simulations . 30
61.
Assimilation variationnelle de données de données altimétriques pour une configuration
Nord-Atlantique au 1/4° ........................................................................................................................ 31
63.
An Observing System Simulation Experiment to evaluate the impact of SWOT in a regional
data assimilation system. ...................................................................................................................... 32
64.
Adaptive tuning of observational errors in the forthcoming Copernicus Marine Service global
ocean monitoring and forecasting real-time system ............................................................................ 32
65.
Impact de différents jeux d'observation altimétrique dans les systèmes Mercator via
l'utilisation d'OSSE ................................................................................................................................. 32
66.
Observation impact studies with the Mercator Ocean analysis and forecasting systems........ 33
68.
Downscaling model errors in the Bay of Biscay ........................................................................ 34
70.
The coastal impact of the 2015-2016 El Niño off Peru : preliminary results from a glider cruise
and regional modelling experiments..................................................................................................... 34
71.
Observation de la dynamique de la salinité de surface : Apport des mesures faites par SMOS
35
3
72.
Modélisation réaliste à haute résolution de la formation d'eau dense en Méditerranée nordoccidentale (programmes MerMex et HyMeX) (voir No21) ................................................................. 35
73.
Prise en compte de l'effet des vagues dans Nemo à l'échelle globale...................................... 36
74.
Ocean response and feedback to tropical cyclones .................................................................. 36
75.
Une nouvelle paramétrisation des coefficients de transfert turbulents entre l’atmosphère et
la glace de mer dans NEMO .................................................................................................................. 36
76.
Interactions océan-atmosphère-vagues en mer d’Iroise .......................................................... 37
77.
Titre: Une couche limite atmosphérique simplifiée basée sur des champs d’ajustement ....... 37
79.
Cas test “ondes internes” COMODO ......................................................................................... 38
80.
Utilisation des courants Mercator dans le modèle de vagues côtier à haute résolution de
Météo-France ........................................................................................................................................ 38
81.
High-Resolution modeling along the North-Western Mediterranean coasts using NEMO:
assessment and impact on the larger scale circulation ........................................................................ 39
83.
Approximation de la dérive de Stokes pour toutes profondeurs.............................................. 40
84.
Bringing GODAE OceanView to the coastal ocean: The GOV Coastal Ocean and Shelf Seas Task
Team 41
86.
Intensification des mesures d’oxygène en Méditerranée Nord-Occidentale à l’aide du réseau
Argo-O2 ................................................................................................................................................. 42
87.
Multi-year prediction of Marine Productivity in the Tropical Pacific ........................................ 42
88.
An overview of BIOgeochemical MERcator (BIOMER) operational system: recent
developments & perspectives ............................................................................................................... 43
89.
Global physical/biogeochemical coupling for the 20th century ............................................... 43
90.
Superparameterization of ocean dynamics for tracer transport models ................................. 43
91.
Mesoscale to Submesoscale variability during the OUTPACE cruise: Contrasting Biological and
Physical regimes in the oligotrophic SW Pacific .................................................................................... 44
92.
A novel approach dedicated to build a climate oceanographic observatory in the central South
Pacific: THOT (TaHitian Ocean Time series) .......................................................................................... 44
4
PRESENTATIONS ORALES
1. Performance and quality assessment of the forthcoming Copernicus Marine Service
global ocean monitoring and forecasting real-time system
1
1
2
1
1
1
1
J.-M. Lellouche , O. Le Galloudec , E. Greiner , G. Garric , C. Régnier , J. Paul , M. Clavier , M.
1
1
Drévillon and Y. Drillet
1
Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France
2
CLS, Ramonville Saint Agne, France
Contact: [email protected]
Mercator Ocean currently delivers in real-time daily services (weekly analyses and daily forecast) with
a global 1/12° high resolution system. The model component is the NEMO platform driven at the
surface by the IFS ECMWF atmospheric analyses and forecasts. Observations are assimilated by
means of a reduced-order Kalman filter with a 3D multivariate modal decomposition of the forecast
error. It includes an adaptive-error estimate and a localization algorithm. Along track altimeter data,
satellite Sea Surface Temperature and in situ temperature and salinity vertical profiles are jointly
assimilated to estimate the initial conditions for numerical ocean forecasting. A 3D-Var scheme
provides a correction for the slowly-evolving large-scale biases in temperature and salinity.
Since May 2015, Mercator Ocean opened the Copernicus Marine Service (CMS) and is in charge of
the global ocean analyses and forecast, at eddy resolving resolution. In this context, R&D activities
have been conducted at Mercator Ocean these last years in order to improve the real-time 1/12°
global system for the next CMS version in 2016. The ocean/sea-ice model and the assimilation
scheme benefit among others from the following improvements: large-scale and objective correction of
atmospheric quantities with satellite data, new Mean Dynamic Topography taking into account the last
version of GOCE geoid, new adaptive tuning of some observational errors, new Quality Control on the
assimilated temperature and salinity vertical profiles based on dynamic height criteria, assimilation of
satellite sea-ice concentration, new freshwater runoff from ice sheets melting.
This presentation doesn’t focus on the impact of each update, but rather on the overall behavior of the
system integrating all updates. This assessment reports on the products quality improvements,
highlighting the level of performance and the reliability of the new system.
2. MEDRYS, high-resolution reanalysis of the Mediterranean Sea over the period 19922013
1,2
1
2
1
3
Jonathan Beuvier , Mathieu Hamon , Samuel Somot , Jean-Michel Lellouche , Eric Greiner ,
4
5
2
1
1
Thomas Arsouze , Karine Béranger , Florence Sevault , Marie Drévillon , Yann Drillet
1
- Mercator Océan, Ramonville Saint-Agne, France
2
- Météo-France, Toulouse, France
3
- CLS, Ramonville Saint-Agne, France
4
- LMD, Palaiseau, France
5
- LTHE, Grenoble, France
The MEDRYS reanalysis (MEDiterranean sea ReanalYsiS, Hamon et al. 2016 [Oc. Sci.]) is the result
of the collaborations between the research and operationnal communities, gathering skills in physical
oceanography, oceanic modelling, atmospheric forcings and data assimilation, in the framework of the
french SiMED (LEFE-GMMC, then now MISTRALS) and REMEMBER (ANR) projects.
Based on the regional configuration NEMO-MED12 (~7km of horizontal resolution, 75 vertical zlevels), it is forced by a new high-resolution atmospheric dataset, ALDERA, at high-resolution (12km,
3h), which is a dynamical downscaling of the atmospheric reanalysis ERA-Interim by the regional
climate model ALADIN-Climate. This configuration is used to perform both a 34-year free run (19792013) and the reanalysis itself, over the period from October 1992 to June 2013. Altimetry data,
satellite SST and vertical temperature and salinity in-situ profiles are jointly assimilated with the
operationnal data assimilation system of Mercator Océan. Two versions of MEDRYS are now existing,
the second has been carried out after improvements made to the data assimilation system settings to
fit the specificities of the Mediterranean Sea.
5
This presentation shows the results of the two versions of MEDRYS, in terms of assimilation statistics,
heat and salt contents variability, surface circulation and high-frequency variability. The uses of the
reanalysis and of its twin free run in regional climate modelling studies or to force biogeochemical
models at the scale of the Mediterranean Sea are also presented.
3. Toward an improved representation of the Arctic ocean and sea ice states: an overview
of the FREDY and ArcticMix projects
Camille Lique, Claude Talandier, Fabrice Ardhuin
Laboratoire d’Océanographie Physique et Spatiale, Brest, France
The Arctic Ocean has been experiencing some of the most rapid transformations on the planet over
the past few decades. The most striking evidence is the large and rapid shrinking of the sea ice cover,
and climate models project that the transition to an ice-free summertime Arctic Ocean could occur
within this century, with potential impacts for the regional and global physical and biological conditions
of the ocean, sea ice and atmosphere, as well as new prospects for the socio-economic activities in
the region. Despite the potential importance for climate of the Arctic Basin, state-of-the-art ocean/sea
ice models often perform more poorly in this region than anywhere else. Part of these biases arises
from the difficulty to simulate a region at such a small deformation radius and so eddies and boundary
currents are not well resolved. Similarly, the vertical resolution is often too coarse to correctly
represent the complex stratification as well as the complexity of some of the sea ice/ocean interaction
processes (such as the brine rejection associated with the sea ice formation or the transfer of stress
from the atmosphere to the ocean through sea ice).
In this presentation, we will make an overview of two recently funded projects: FREDY (What drives
the variability of the Arctic freshwater export?, LEFE – GMMC & IMAGO) and ArcticMix (Impact of
additional contributions to the vertical mixing for the simulation of Arctic Ocean and sea ice states,
CMEMS). These two projects share the same high resolution regional configuration CREG12, which is
an extraction of the ORCA12 global model, based on NEMO3.6/LIM3 numerical codes.
The goal of FREDY is to explore the ocean dynamics that relate freshwater accumulation and release
in the Arctic interior to variability in freshwater export, which may modulate the deep convection in the
subpolar basin. ArcticMix is dedicated to improve our understanding of the control of vertical mixing on
the simulation of the ocean and sea ice states, and to evaluate the impact of adding different sources
of vertical mixing, namely the effect of the surface waves, the tides and the double diffusive mixing.
4. Global Reanalysis of Ocean BioGeochemistry: GREEN-GROG
Marion Gehlen for the GREEN-GROG consortium
IPSL/LSCE, UMR8212 CEA-CNRS-UVSQ, orme des Merisiers, Bât. 712, 91191 Gif-sur-Yvette
The rapid development of ocean observing systems building on remote sensing and in situ
technologies, together with the expansion of ship-based surveys along repeated sections by
commercial ships has greatly improved global ocean observing capacities. The increasing amount of
data, as well as their improved spatial/temporal coverage spurs the development and implementation
of ocean data assimilation platforms in parallel to the rise of operational oceanography. For long these
advances were mostly limited to physical oceanography, which is in part explained by the still limited
set of biogeochemical observations available at the spatial and temporal coverage needed for
biogeochemical forecasting and analysis. This is about to change as biogeochemical variables are
progressively added to observational systems (ocean colour sensors, Bio-Argo and Bio-Gliders,
autonomous nutrients analyzers and underwater particle profiler, pCO2 and pH sensors, genomic
probes etc), an on-going evolution which will ultimately enable operational oceanography to expand to
biogeochemistry and open new perspectives to ecosystem management and prediction. GREENGROG is funded for structuring a community associating research units ((LSCE, LOCEAN, IPSL,
LGGE, LOV, LEGOS, MARBEC), Mercator Océan, IFREMER, CLS and ACRI-ST around the
development of the capacity for assimilation of biogeochemical observations in coupled physicalbiogeochemical model systems at Mercator Océan for real-time forecasting and biogeochemical
reanalysis. The continuous monitoring of the global ocean, together with long biogeochemical ocean
reanalysis will contribute to building a base-line for detecting climate change impacts on the physical,
chemical and biological state of the ocean. In the future, decadal reanalysis of ocean biogeochemical
6
state will provide a reference for the assessment of Earth system models over the historical period.
The project follows up on PPR GREEN- MERCATOR II, which was funded for three years and ended
in December 2014. The long-term objective is to build the capacity at Mercator Océan for providing
weekly to seasonal forecasts and multi-annual reanalysis of ocean biogeochemcal state at regional
and global scales, in response to scientific and end-users needs (e.g. fisheries, national environmental
agencies, local communities). In line with these long-term objectives, the main goals of GREENGROG are: (1) to improve near-real-time biogeochemical forecasting systems at Mercator Océan, (2)
to develop/implement an operational ocean colour data analysis scheme at Mercator Océan, (3) to
develop a combined in situ/space data analysis system; (4) to produce a multi-annual global
biogeochemical reanalysis.
5. Quelle est la part chaotique vs déterministe de la variabilité océanique interannuelle-àdécennale ? - Intérêt d'une approche ensembliste.
Stéphanie Leroux (1),Thierry Penduff(1), Laurent Bessières(2), Jean-Marc Molines(1), Jean-Michel
Brankart(1), Alexandre Jaymond(1), Pierre-Vincent Huot(1), Bernard Barnier(1), Laurent Terray(2).
(1) MEOM/LGGE, Grenoble.
(2) CERFACS, Toulouse
Turbulent OGCMs at ~1/4° resolution are now progressively replacing laminar OGCMs (~1-2°
resolution) in the coupled ocean-atmosphere models used for decadal and climate projections. In the
turbulent regime, the ocean is, like the atmosphere or the full coupled climate system, chaotic in
nature, governed by non-linear equations which couple various spatio-temporal scales. As a
consequence, a substantial amount of variability is shown to spontaneously emerge in turbulent
("eddying") OGCMs under climatological atmospheric forcing (i.e. identically repeated from year to
year and thus devoided of any Interannual variability). Most importantly, this intrinsic variability was
shown to cascade to Interannual-to-multidecadal and basin scales (e.g. Penduff et al 2014, Sérazin et
al 2015, Gregorio et al, 2015). It has now become crucial to better understand and characterize this
chaotic low-frequency intrinsic variability (LFIV) of the ocean under a fully-varying atmospheric
forcing, and to examine to what extent the atmospheric forcing may influence the intrinsic modes of
ocean variability (e.g. modulate, damp, pace).
In this presentation, we will argue that a probabilistic approach, based on a large ensemble simulation,
can provide a useful framework in which to investigate these questions. As part of the OCCIPUT
project (Penduff et al 2014), we have designed and performed a large ensemble (50 members) of
global ocean/sea-ice hindcasts at 1/4º resolution over the last 56 years (1960-2015). The intrinsic and
the forced variability of the ocean are thus simulated simultaneously, under a fully-varying realistic
atmospheric variability, and can be estimated separately from the ensemble spread and the ensemble
mean, respectively.
The focus of the presentation will be on the Interannual-to-decadal variability of ocean quantities with
a potential impact on the climate system, such as Sea Surface Temperature (SST), Meridional
Overturning Circulation (MOC), and upper Ocean Heat Content (OHC). We will discuss the potential
implications and applications of these new methodological developments and scientific results for
future atmosphere-ocean coupled simulations/projections, for operational oceanography (oceanic
reanalyses, forecasts), and for the interpretation of observational databases.
6. Towards an Ensemble Prediction System at Mercator Ocean
Giovanni Ruggiero, Charles-Emmanuel Testut, Clément Bricaud and Gilles Garric
The Mercator Ocean (MO) forecast/reanalysis systems are all based on the ocean and sea ice model
NEMO and the multivariate data assimilation system SAM2 (Système d’Assimilation Mercator V2).
The assimilation method is a reduced order Kalman filter based on SEEK/LETKF formulation with an
Incremental Analysis Update. The background error covariance is represented by an ensemble of
multivariate state vectors defining a subspace of the control space. However, the SAM2 background
error statistics are built using a static approach based on a prior long multi-year free simulation. In the
view of the MO role as the European commissioner for providing public ocean forecasts, MO has the
ambitious plan to update all its global systems to run a full ensemble Kalman filter by the end of 2021.
7
The MO main interest is to delivery reliable estimates of the uncertainties associated to the ocean
state estimation, since these estimates may represent a valuable piece of information for decision
makers as well as for the scientific community. One important ingredient in the quest for a reliable
Ensemble Prediction System (EPS) is the modeling of model errors. In our system, model error has at
least three important sources: i) surface boundary conditions, ii) unresolved physics and iii) unknown
parameters. In the MO-EPS these sources of uncertainties are modeled by parametric stochastic
models and the parameters are chosen/adjusted to produce correct error-spread relation. We will
present some recent developments concerning the set-up of the future MO-EPS. More specifically,
results from free ensemble simulations of a global configuration – ORCA025 - and a regional Arctic
configuration – CREG025, will be presented. Focus will be given on the analysis of some probabilistic
metrics such as rank histograms, which measures the ensemble consistency in terms of ensemble
spread, and continuous rank probabilities score, which measures the degree of reliability of the
system.
7. Data assimilation in ¼ ° coupled physical-biogeochemical model of the North Atlantic:
use of error modelling based on stochastic parameterizations of biogéochemical
uncertainties.
Florent Garnier, P. Brasseur, J.M. Brankart, E. Cosme and J. Verron
LGGE/MEOM, BP53, 38041 Grenoble.
Since biogeochemical formulations are still based on empirical laws, it is now well established that the
uncertainties inherent to the model complexity and its associated biogeochemical fluxes strongly
impact the biological response. Improving model representation therefore requires to properly describe
model uncertainties and their consequences. Moreover, in the context of ocean colour data
assimilation, one of the major issue rely on our ability to properly characterize the model uncertainty
(or equivalently the model error) in order to maximize the efficiency of the assimilation system. For that
purpose, we propose in this presentation a generic approach based on random processes to simulate
some of the major biogeochemical uncertainties of a North Atlantic NEMO/PISCES configuration at
1/4° and evaluate its impacts on the solution. In the prospect of ocean colour data assimilation, the
relevance of this probabilistic approach will be demonstrated by considering a sequence of analysis
(one update at one time step) of a one-year 60 member ensemble simulation performed from these
stochastic parameterizations. During this first experiment, the SeaWIFS ocean colour data are
integrated using an Ensemble Transform Kalman Filter (ETKF) analysis scheme and the non gaussian
behaviour and non linear relationship between variables are taken into account using anamorphic
transformations. More specifically, we will show in this presentation that the analysis of high resolution
SeaWIFS data improves the representation and the ensemble statistics of chlorophyll concentrations.
8. A parametric optimization tool for the calibration of complex biogeochemical models.
Sarah Tavernel; M. Gehlen; C. Ethé; O. Aumont
IPSL/LSCE, UMR8212 CEA-CNRS-UVSQ, orme des Merisiers, Bât. 712, 91191 Gif-sur-Yvette
Marine biogeochemical models got increasingly complex over the past 10 years. As for today, they
describe the first levels of the marine foodweb with multiple phytoplankton and zooplankton functional
types. These models are getting standard tools for marine environmental monitoring and short-term
forecasting, as well as assessing impacts of climate change on lower level trophic levels. Due to the
increasing number of parameters, their interdependencies and inherent model non-linearities, model
tuning gets increasingly difficult. We propose a variational optimization tool for the adjustment of
parameters of biogeochemical models. The approach consists of a screening step which identifies a
sub-set of parameters to be optimized based on model sensitivity to parameter change. Once the subset of parameters identified, these are optimized by a variational gradient-descent method minimising
model-data distance. The tool is applied to the biogeochemical model PISCES, a biogeochemical
model of intermediate complexity. In its standard version, the model represents the dynamics of major
nutrients, 2 phytoplankton (nanophytoplankton and diatoms) and 2 zooplankton functional types, as
well as of the marine carbonate system. Here we present an extended version of the model including
picophytoplankton as a third phytoplankton group. Satellite derived total chlorophyll_a, respectively
phytoplankton group specific chlorophyll_a, and 3D nutrient fields with monthly resolution provide the
8
data constraint. The model is optimised starting from a first guess of parameters based on 'expert
judgment'. The skill of the optimized model version is assessed against independent data derived from
remote sensing (phytoplankton groups), as well as in situ biogeochemical and biological observations.
9. Localisation et hybridation de covariances échantillonnées pour l'assimilation de
données
Benjamin Ménétrier (1), Thibaut Montmerle (1), Yann Michel (1), Loïk Berre (2), Thomas Auligné (3),
Anthony Weaver (2)
(1) CNRM - Toulouse
(2) CERFACS – Toulouse
(3) JCSDA – College park - Maryland
La localisation et l'hybridation sont deux méthodes utilisées en assimilation de données pour améliorer
la précision de covariances échantillonnées à partir d'un ensemble de prévisions. Par une
connaissance théorique des propriétés statistiques du bruit d'échantillonnage affectant ces
covariances, il est possible d'optimiser la localisation de façon objective (Ménétrier et al. 2015a,b).
L'implémentation pratique de cette méthode permet de calculer des fonctions de localisation à partir
de l'ensemble seul, avec un coût de calcul faible. Une étude récente (Ménétrier et Auligné 2015) a
montré qu'il était bénéfique de considérer la localisation et l'hybridation conjointement dans le cadre
général d'un filtrage linéaire de covariances échantillonnées. Prolongeant les travaux sur la
localisation, une méthode objective a été fournie pour optimiser simultanément la localisation et les
coefficients d'hybridation. Des preuves théoriques et expérimentales ont montré que cette approche
conjointe était systématiquement bénéfique à la précision des covariances échantillonnées. Des
exemples seront donnés avec les modèles de circulation atmosphérique ARPEGE et océanique
NEMO.
10. Test d'assimilation par méthode d'ensemble dans un modèle de circulation côtière du
Golfe de Gascogne
Nadia Ayoub et Pierre De Mey.
LEGOS - Toulouse
Coastal areas are the places where slow (> O(1 month)) and rapid (O(1day)) dynamics superimpose
and interact, driven by different forcings from the open ocean to continental waters. The objective is to
understand and charaterize the constraint brought by surface data (sea level and ocean temperature)
on both the low- and high-frequency components of the circulation and to determine the consistency of
both constraints on the coastal dynamics. We present results from data assimilation runs using an
EnKF metthod within a twin-experiment protocol in the Bay of Biscay. Pseudo-observations of SST
and SSH are used to constrain the sea level as well as the 3D temperature and salinity fields. The
ocean model is the primitive equation code Symphonie developped by P. Marsaleix et al. (Laboratoire
d'Aérologie, Toulouse) in a 3kmx3km resolution embedded in MERCATOR-Ocean analyses. The
EnKF tool is the SDAP code developed in the team (https://sourceforge.net/projects/sequoia-dap/).
We discuss the impact of data assimilation on mesoscale eddies in the abyssal plain, on the slope
dynamics and on the hydrology and sea level over the inner shelf.
11. L’assimilation des spectres de sentinel-1A dans le modèle de vagues MFWAM:
Conséquences sur le couplage avec l’océan
Lotfi Aouf et Alice Dalphinet
Département Marine et Océanographie / R&D Météo-France - DirOP/MAR/RD
Contact:[email protected]
Les vagues jouent un rôle important dans les échanges de flux et de gaz à l’interface océanatmosphère. Afin de prendre en compte correctement les processus physiques à l’interface océanatmosphère, l’état de la mer doit être décrit avec une grande précision. L’assimilation des
observations satellitaires dans le modèle de vagues permet de corriger les erreurs liées au forçage
par le vent et aussi à la physique développée dans les termes sources du modèle. Il reste encore des
9
améliorations concernant la prévision de la houle. Ceci ne concerne pas seulement l’estimation de la
hauteur significative des vagues, mais aussi les propriétés directionnelles de la propagation des
vagues longues. L’assimilation des spectres de vagues fournis par le radar à ouverture synthétique
(SAR) de Sentinel-1A (S-1A) dans le modèle de vagues MFWAM va nous permettre de répondre à
cette attente. Les spectres de S-1A concernent la partie basse fréquence des spectres de vagues
avec une limitation en azimut d’environ 200 m de longueur d’onde. Les produits de niveaux 2 de S-1A
fournissent deux modes vagues avec deux angles d’incidence différents. L’objectif de cette étude est
d’évaluer l’impact de l’utilisation des spectres de vagues de S-1A dans le modèle de vagues global
MFWAM. La validation des résultats est effectuée avec des données indépendantes comme les
altimètres et les bouées. Nous avons également analysé la persistance de l’assimilation dans la
période de prévision. Par ailleurs nous avons examiné l’impact de l’assimilation combinée des
spectres de S-1A et des altimètres sur les paramètres de couplage pour forcer un modèle d’océan
comme le modèle NEMO.
12. Descente en échelles dans l'étude des régions d'upwelling: motivations, résultats
récents et perspectives
Xavier. Capet
LOCEAN - Paris
Contact : [email protected]
La communauté nationale est très impliquée dans l'étude des systèmes d'upwelling et de leurs
écosystèmes, en particulier par la modélisation. Les efforts réalisés depuis bientôt deux décennies en
modélisation régionale réaliste permettent une descente en échelles pour aborder de nouvelles
questions, par exemple en lien avec la zone proche du rivage ou les processus sub-kilométriques. Les
motivations pour cette descente en échelles sont présentées de même que plusieurs initiatives en
cours (Afrique de l'Ouest, Pérou ...). Les perspectives et besoins en terme de raffinement des outils
seront également discutés.”
13. Fine scale structures in an Anticyclonic eddy off Cape Verde Peninsula observed from
Gliders
1,2
1
1
1
3
Nicolas Kolodziejczyk , Pierre Testor , Alban Lazar , Vincent Échevin , Gerd Krahmann , Alexis
6
1
4
4
4
1
Chaigneau , Claire Gourcuff , Malik Wade , Saliou Faye , Phillipe Estrade , Xavier Capet , and
5
Patrice Brehmer
1
Sorbonne University (UPMC, Univ Paris 06)-CNRS-IRD-MNHN, LOCEAN Laboratory, 4 place
Jussieu, F-75005, Paris, France
2
Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatial, LOPS (CNRS-IRD-Ifremer-UBO), Centre Ifremer,
Pointe du Diable, F-29290, Plouzané, France
3
GEOMAR, Kiel, Germany
4
LPAOSF/UCAD, Dakar, Senegal
5
IRD Bretagne, Brest, France
6
IRD, IMARPE, Lima, Peru
Measurements from a joint French and German Glider transect along 14.7°N between Dakar/Senegal
and the Cape Verde archipelago in Eastern Tropical North Atlantic during March-April 2014 are used
to investigate the transversal structure of an anticyclonic eddy. The anticyclone is centered around
14.7°N-21.6°W with a maximum surface azimuthal velocity of about 0.30 m s-1 and is located in a
frontal region separating warm off-shore cooler near-shore surface waters. At depth (below 100 m) the
anticyclone presents lower temperature and salinity than the surrounding water masses, but an
oxygenated core. An eddy tracking method from surface relative vorticity derived from AVISO altimetry
suggests that the anticyclone was formed about around 12°N just off the continental shelf. At depth
the anticyclonic core is associated with fine-scale vertical and horizontal structures. These features
exhibit vertical density-compensated property gradient at vertical scales between 5-100 m. The
spectra of isopycnal salinity and oxygen variance roll off as k-3/5-k-2 in the horizontal wavenumber
range 10-100 km (with substantial uncertainties on the exact spectral slope). Overall, the
submesoscale features accompanying the eddy are compatible with tracer stirring. Speculations on
the impact of such eddies on the tracers ventilation of the North Atlantic Oxygen Minimum Zone are
proposed.
10
14. Impact of ENSO diversity on the Oxygen Minimum Zone off Peru/Chile
1
2
3,4
1
1
Boris Dewitte , I. Montes , M. Ramos , V. Garçon , A. Paulmier and A. Oschlies
1
LEGOS, Toulouse, France
2
Instituto Geofisico del Peru, Lima, Peru
3
Centro de Estudios Avanzados en Zonas Áridas, La Serena, Chile
4
Universidad Catholica del Norte, Coquimbo, Chile
5
GEOMAR, Germany
5
We report recent regional biogeochemical coupled modeling work dedicated to the study of the impact
of ENSO on the oceanic circulation and the Oxygen Minimum Zone (OMZ) along the coast of Peru
and Chile. After validating the model from satellite and in situ observations, the impact of the ENSO
diversity (i.e. extreme El Nino regime versus Central Pacific Moderate El Nino regime) on the coastal
current system is documented. Fluctuations in the Peru-Chile undercurrent is shown to be associated
to low-frequency changes in mesoscale activity and the OMZ boundaries. We also discuss the
development of the on-going 2015 El Nino.
15. Influence of the oceanic chlorophyll on the upper Tropical Atlantic Ocean
Olga Hernandez and Julien Jouanno
The absorption of light by the chlorophyll and related pigments are known to modify the vertical
distribution of radiative heating of the euphotic layer, with potential implications on the thermal
structure and dynamics of the upper ocean. The influence of the oceanic chlorophyll in the Tropical
Atlantic is investigated with long term (1998-2012) ocean simulations based on a regional
configuration of the NEMO3.6 model with 1/4° horizontal resolution. The model solar radiation
penetration scheme depends on the chlorophyll concentration. Experiments with time and spatially
varying concentrations (obtained from satellite ocean color observations) are performed and compared
with an experiment forced with constant chlorophyll concentration of 0.05 mg m-3, representative of
chlorophyll depleted waters. High chlorophyll concentrations act to warm the sea surface ocean, at the
exception of the main tropical Atlantic upwelling regions where high chlorophyll are associated with a
significant cooling of the sea surface that reach ~1°C in the Benguela and Senegal upwellings. The
processes explaining this cooling are investigated using on-line heat balance and a Lagrangian
analysis, with a special focus on the Benguela and Senegal upwelling systems. Results suggest that
the Benguela upwelling is particularly sensitive to the biology.
16. SST-Wind mesoscale interactions in the South-East Pacific : mechanisms and
consequences
Vera Oerder, François Colas, Vincent Echevin, Sebastien Masson, Christophe Hourdin, Swen Jullien,
Gurvan Madec, Florian Lemarié
Recent air-sea interaction studies showed that mesoscale (~10-100 km) oceanic structures, e.g. fronts
and eddies, impact the atmospheric dynamics through Sea Surface Temperature (SST) and surface
current anomalies. The wind response mechanisms and their impacts on the oceanic dynamics have
been investigated in the South-East Pacific using a regional coupled model (WRF-NEMO) at ∼9 km
horizontal resolution. A downwind momentum balance shows that SST mesoscale anomalies trigger
wind speed and wind shear anomalies generated by downward mixing of momentum. Near-surface air
pressure gradient anomalies have a negligible contribution because of the back-pressure effect
related to the air temperature inversion. The relative impacts of mesocale SST-induced and currentinduced wind stress anomalies are analyzed with sensitivity experiments. We evidence impacts on the
eddy kinetic energy generation and on the coherent eddies evolution through Ekman pumping
anomalies
11
17. Air-sea interactions at mesoscale: the impact of resolution and current feedback
Swen Jullien, Sébastien Masson, François Colas, Véra Oerder, Guillaume Samson & the PULSATION
team
IFREMER, centre de Brest
Winds are usually considered to force the ocean, but recent studies suggest that oceanic mesoscale
activity, characterized by eddies, filaments and fronts, can also affect the wind field. These structures
generate abrupt changes in sea surface temperature (SST), surface pressure and surface currents
that could impact the atmosphere dynamics by enhancing/reducing air-sea fluxes,
accelerating/decelerating winds, modifying the wind-pressure balance, ... At this time, the detailed
processes associated with such coupling, its intensity and significance remain a matter of active
research. Here, a state-of-the-art WRF-OASIS-NEMO coupled model is set up over a wide tropical
channel (45°S-45°N) at various resolutions (1/4° and 1/12°). Several experiments are conducted in
forced, partially (SST feedback only) or fully (SST and current feedbacks) coupled modes, to highlight
the effect of resolution and the respective roles of SST and current feedbacks to energy transfers
between the ocean and the atmosphere. Oceanic mesoscale activity imprints the energy injection to
the marine atmospheric boundary layer. Increasing the oceanic resolution from 1/4° to 1/12° enhances
the surface wind energy by 25% in average for fine scales (< 250km), and up to 50% in western
boundary currents. This wind energy increase is dominated by SST feedback, current feedback being
of secondary order. Alternatively, the wind power input from the atmosphere to the ocean (i.e., wind
work) is also strongly modulated by air-sea coupling. At small scales, wind work becomes negative
when including current feedback to the atmosphere, while it remains positive when current feedback is
neglected. Consequently, including current feedback produces a decrease of total wind work, and
therefore a decrease of ocean eddy kinetic energy (EKE) by up to 40%. These results stresses the
need for developing high-resolution and fully (SST and current feedbacks) coupled models to correctly
assess the energy transfers at mesoscale between the ocean and the atmosphere.
18. SIMBAD, a SIMplified Boundary Atmospheric layer moDel for ocean modeling purposes
Florian Lemarié, G. Samson, J.-L. Redelsperger, H. Giordani, G. Madec, R. Bourdallé-Badie
LJK – Equipe AIRSEA, Grenoble
L objectif est ici de définir la formulation d un modèle, de complexité intermédiaire entre une
formulation bul et un modèle tridimensionnel complet d’atmosphère, ayant la capacité de représenter
les processus clés de couche limite atmosphérique importants à méso-échelle et ainsi permettre des
ajustements rétroactifs du système couplé. Ce modèle instationnaire stand-alone de couche limite
atmosphérique sera forcé en altitude par des données atmosphériques grande échelle provenant de
prévisions opérationnelles ou de réanalyses. Ce modèle simplifié permettra une modélisation
totalement intégrée du système couplé océan – vagues - atmosphère et sera spécifiquement dérivé
pour les besoins de l’océanographie. En effet, de nombreuses boucles de rétroaction au niveau
atmosphériques seront intentionnellement négligées, e.g. les boucles impliquant la troposphère. Dans
ce poster, nous décrirons les étapes initiales de développement de ce modèle et la stratégie de
validation de l’approche proposée
19. The seamless and multi-model coupling between atmosphere, land, hydrology, ocean,
waves and sea-ice models based on SURFEX using OASIS3-MCT
1
1
2
1
1
Aurore Voldoire , Bertrand Decharme , Joris Pianezze , Cindy Lebaupin Brossier , Florence Sevault ,
3
2
4
5
1
2
Léo Seyfried , Valérie Garnier , Soline Bielli , Sophie Valcke , Antoinette Alias , Mickael Accensi ,
2
1,2
1
1
1
Fabrice Ardhuin , Marie-Noëlle Bouin , Véronique Ducrocq , Stéphanie Faroux , Hervé Giordani ,
1
3
1
2
3
Fabien Léger , Patrick Marsaleix , Romain Rainaud , Jean-Luc Redelsperger , Evelyne Richard ,
1
Sébastien Riette
1
CNRM - Toulouse
12
Les progrès réalisés par les modèles numériques, associés à la puissance de calcul disponible,
permettent aujourd’hui de réaliser des simulations forcées de bonne qualité pour chaque composante
du système Terre (atmosphère, océan, vagues, glace, hydrologie continentale…). Cependant, la
compréhension et la prévision des phénomènes aux échelles climatique, saisonnière et du temps
requièrent la prise en compte de l’interaction de différents compartiments du système, les
mécanismes de couplage nécessitant eux-mêmes des recherches plus approfondies. Actuellement,
de nombreuses études scientifiques sont basées sur le couplage entre les composantes océan,
atmosphère, vagues, glace et hydrologie continentale, et ce à l’échelle globale, régionale et côtière.
En France, les équipes utilisant les modèles atmosphériques Arome, Arpège Climat, Aladin Climat et
Méso-NH se sont concertées pour développer et partager une interface commune de couplage basée
sur le modèle multi-surface SURFEX utilisé dans ces modèles et le coupleur OASIS3-MCT.
SURFEX est une surface externalisée développée pour représenter les processus de surface (de type
terre, mer, lac et ville) et les flux dans la couche de surface atmosphérique. Pour introduire aisément
de nouveaux modèles dédiés à la dynamique océanique, de glace, de vagues et d’hydrologie
continentale, une interface a été développée dans SURFEX pour exploiter de manière générique le
coupleur OASIS3-MCT qui fait le lien avec les composantes du système Terre autres que
l’atmosphère. Ces développements en cours de publication seront décrits, en particulier l’architecture
et les principes physiques et numériques de cette interface, en insistant sur la partie océan, glace et
vagues. Quelques applications aux échelles globale, régionale et côtière seront présentées.
20. Wave-driven mixing in open water and sea ice
Peter Sutherland, F. Ardhuin, J. Stopa, A. Mouche, B. Chapron, and J.L. Redelsperger
LOPS, IFREMER Centre de Brest
The surface wave field is a ubiquitous feature of the open ocean. Surface waves modulate air-sea
exchanges of heat, mass, and momentum largely through breaking, and spatially redistribute energy
over long distances through swell. Upper-ocean turbulence and mixing is directly driven by breaking,
and indirectly through phenomena such as Langmuir circulations. When waves propagate into sea
ice, additional physical processes are present. Wave motion can result in the breakup of large areas
of sea ice, setting the width of the marginal ice zone (MIZ), and significantly altering air-sea fluxes in
that region. Turbulence generated by the interactions of wave motions and floes can also result in
increased vertical mixing in the near-surface layer.
The Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS) is involved in several efforts to better
understand wave-driven upper ocean turbulence, and the interactions of waves with currents and sea
ice which modify that turbulence. Recent process studies have taken place in the Iroise Sea, Gulf of
St. Lawrence, and Gulf of Mexico. Upcoming projects include several experiments in the MIZ and the
North Atlantic, as well as project Polar Pod, a multi-year platform-based experiment in the Southern
Ocean. Fieldwork is complemented by unprecedented remote sensing coverage for waves, including
altimeters and now the Sentinel-1 constellation of SAR sensors. All of these observations are leading
to developments in forcing and parameterization of ocean wave models and their coupling to ocean
circulation, atmosphere, and sea ice.
On the modelling side, CMEMS is funding several projects to improve services using some wave
modelling components. In the project ArcticMix wave-induced mixing and changes in the MIZ rheology
will be tested in a high resolution (1/12°) regional model of the Arctic basin. Another project, Albatros,
will look at upper ocean mixing due to breaking and Langmuir circulation. Other efforts are under way
funded by LabexMer and the SWOT preparation program, looking at sub-kilometer-scale surface
roughness changes and coupled ocean-wave-atmosphere models.
This presentation will focus on providing a clear picture of the physical background of these projects.
Ongoing efforts to observe wave-related parameters and processes in the upper ocean will be
discussed in the context of improving understanding and simulations of wave effects in the MIZ and
beyond.
21. Sea Surface North Atlantic subtropical gyre in 2012-2014 : salinity, temperature and
currents (from an analysis of in situ, satellite and Mercator PSY2V4 nowcasts).
Anna SOMMER (1), Gilles REVERDIN (1), Jacqueline BOUTIN (1), Nicolas KOLODZIEJCZYK (2)
LOCEAN - Paris
(2) LOPS - Brest
13
Our scientific aim is to investigate the surface salinity and temperature budget of the subtropical North
Atlantic. For that, we rely mostly on the in situ and satellite-derived data of SST, SSS and model
simulations from Mercator. This region is the zone of the highest sea surface salinity in the open
ocean, and is typical of subtropical gyres with rather steady (at least seasonally) Ekman currents and
relatively weak eddy energy and SST or SSS eddy variability, which makes tackling the budgets more
sustainable. The core of the in situ data that we used were collected in August 2012 to August 2014
from more than 100 drogued surface drifters deployed for the SPURS program. These provide data on
SST, SSS and 15m surface currents rather distributed through the core of the gyre. Satellite-derived
products for SST (OSTIA), SSS (from SMOS) and currents (from AVISO regional products) and model
simulations from Mercator PSY2V4 nowcasts, provide two mostly-independent ways to establish
budgets of SST and SSS. We first discuss the comparisons of surface data with mapped satellitederived products and Mercator simulations to specify the performances of these different products. For
the currents, we compare statistics on what could be Ekman currents in the 15m drift data and in the
Mercator nowcasts, as well as mixed layer depth information. Then, we present a summary of the
budgets derived from the satellite-derived products and from Mercator nowcasts, with particular
emphasis on the salinity budget. We will in particular comment the difference in horizontal eddy
advection terms that are much larger in the Mercator nowcasts. How one could further improve our
understanding on salinity budgets is then outlined.
22. Enjeux et frontières de la modélisation des échelles kilométriques pour les systèmes
opérationnels globaux.
Julien Le Sommer, Bernard Barnier, Jean-Marc Molines, Thierry Penduff
L évolution des réseaux d’observations satellite et des capacités de calcul permettent d envisager que
les systèmes opérationnels globaux décrivent à l'avenir les échelles spatiales plus fines que le premier
rayon de déformation de Rossby, échelles dont on sait qu’elles participent activement au contrôle des
propriétés de l’océan superficiel. L’exploration de la capacité de modélisation des échelles
ilométriques à l’échelle globale est donc un enjeu important pour l’évolution des systèmes
opérationnels. L’absence d’observation routinière de la dynamique de submeso-échelle rend cette
exploration particulièrement délicate. Les travaux menés au cours de 15 dernières années nous ont
appris qu'un grand nombre de processus participent aux échanges d'énergie entre fines (<100km) et
grandes échelles (frontogenèse, instabilité de couche de mélange (MLI), interactions courant
/topographie,...). Toutefois, la manière donc se combinent ces processus à l’échelle du bassin et au fil
de l’année est encore mal connue.
Dans cette présentation, nous décrirons les résultats obtenus au moyen d’une simulation pluriannuelle
de la dynamique de l’Atlantique Nord dans une configuration du modèle NEMO au 1/60° avec 300
niveaux verticaux. Nous décrirons la variabilité spatiale et temporelle de l'activité de sub-mésoéchelle
en termes de spectre de nombre d’onde et de variance des propriétés de fine échelle. Nous
montrerons en particulier comment la frontogenèse et les instabilités de couche de mélange
participent à la très forte saisonnalité de l'activité de sub-mésoéchelle dans le gyre subpolaire. Nous
montrerons que la saisonnalité de la variance de température à fine échelle est toutefois relativement
faible, les fluctuations de température à fine-échelle étant en effet largement gouvernées par
l’advection par l’écoulement de mésoéchelle. Nous discuterons enfin les questions soulevées par
l'évaluation des modèles de circulation aux échelles kilométriques.
23. MAREMED Project: High resolution modelling in the North Western Mediterranean Sea:
a few insights and challenges on coastal currents simulations.
Yann Ourmieres, A. Declerck, A. Molcard, J. Mansui, C. Mazoyer, B. Zakardjian
Mediterranean Institute of Oceanography / Toulon University
A NEMO very high resolution configuration nesting is set for the Var coast area (North-Western
Mediterranean area). The parent grid is the GLAZUR64 configuration (at 1/64°) and the child is
NIDOR192 (Nesting Ile D'OR at 1/192°). The GLAZUR64 domain is the North Western Mediterranean
Sea (French coastline mostly) and its embedded configuration, NIDOR192, covers the Var coast line,
14
a key area featuring islands, abrupt topography and bounded off-shore by the Northern Current (NC),
the major current of the area. The nesting is operated with AGRIF in a 2-way mode. The scientific
challenges presented will first focus on the model set-up ability to simulate processes at such high
resolution. In particular, the high-resolution (HR) contribution to simulate the NC meso-scale features
in the zoomed domain is evidenced. Then, the propagation of the HR dynamics generated by
NIDOR192 is shown: it appears to be relatively significant just outside the zoom but quickly vanishes
downstream, probably being too constrained by GLAZUR64 boundary conditions. Comparisons are
also made between observations and modelled coastal currents in a relatively confined area, the
Hyères Bay bounded by the “Iles d Or” islands. While NIDOR192 simulates realistic coastal structures
and NC intrusions in the bay that were not present in GLAZUR64, the modelled surface currents
remain anyway significantly weaker than the average speed recorded by drifters deployed in the bay.
When compared to gliders data, the simulated vertical structure of the water column also seems to
present some improvements downstream of the zoom, but remains weak at the surface. On going
work and leads will be presented on these aspects.
24. Projets contribuant à l’élaboration d’une capacité d’Océanographique Côtière
Opérationnelle nationale au SHOM
Valérie Cariou, Bruno Le Squère, Stéphanie Louazel, Guillaume Voineson
SHOM
La connaissance de l’état de l’océan côtier, de son évolution sur les quelques décennies récentes (réanalyse), sur les décennies à venir (projection régionale des scénarios des changements climatiques),
ou sur des échéances futures beaucoup plus courtes (quelque jours) sont les axes d’activités
principaux de l’Océanographie Côtière Opérationnelle (OCO).
Le propre de l’océan côtier est d’être assaillis d’enjeux parce que c’est la fraction de l’océan
directement en contact avec la frange des terres émergées qui concentre la plus grande partie des
populations humaines ; c’est la fraction de l’océan qui concentre la majeure partie des activités
maritimes ; c’est la fraction de l’océan qui est l’habitat d’une grande partie de la vie marine ; c’est la
fraction de l’océan où la réponse au changement global va être probablement exacerbée. Pour toutes
ces raisons, l’océan côtier et plus particulièrement sa frange littorale est une cible privilégiée de la «
Stratégie Nationale de la Recherche » (cf document de mars 2015) et conjointement de la mission
interdisciplinaire du CNRS.
Cette capacité opérationnelle nationale qui tarde à émerger en France de façon totalement concertée
avec toute la communauté est pourtant un outil mis en avant pour son potentiel à répondre aux
besoins des politiques maritimes et littorales y compris économiques et des différents usagers de la
mer. Rappelons en premier des enjeux auxquels l’activité peut répondre assez directement
aujourd’hui : la protection des biens et personnes, la sauvegarde de la vie en mer et la sécurisation
des voies maritimes (y compris les aspects de défense nationale), l’évaluation de l’énergie marine
renouvelable disponible, la description des changements hydrographiques passés récents.
Il est aussi mis en avant dans d’autres perspectives comme la préservation des écosystèmes, de leur
productivité et de leurs services, la conservation de la biodiversité, la gestion des ressources
exploitées pour lesquels les défis restant à relever sont encore très nombreux.
En tout cas, c’est un dispositif qui a été retenu en priorité par le MEDDE et la coordination nationale
de la DCSMM pour l’implémentation de cette directive cadre et de ses programmes de surveillance ;
c’est une activité qui a été fortement soutenue par la région Bretagne (Previmer) et continue de l’être
(projet MerSure et ROEC). Et il a le potentiel pour venir en appoint à d’autres directives compagnons
comme la directive cadre de planification des espaces maritimes.
Les défis pour qu’un tel dispositif réponde à des besoins ciblés, nombreux, variés sont considérables.
Le SHOM, dont un des mandats fondateurs est l’océanographie opérationnelle, contribue à en relever
quelques-uns via trois nouveaux projets qui commencent : MerSure, ROEC et DCSMM, et les
programmes d’études amont que lui confie la Direction Générale de l’Armement (PROTEVS et son
successeur).
Notamment, le projet MerSure financé dans le cadre du contrat de plan Etat – Région Bretagne 20152020 vise à poursuivre les efforts consacrés au développement des nouvelles capacités
d’océanographie côtière opérationnelle, afin de pouvoir fournir des services dédiés répondant aux
besoins identifiés. Il s’agit également de créer une véritable plateforme collaborative d’accès et de
partage des données maritimes in-situ, satellitaires et modélisées sous forme numérique afin de
permettre notamment au secteur privé de développer de nouveaux services à valeur ajoutée, et de
15
contribuer plus généralement au développement de l’économie maritime autour de l’océanographie
opérationnelle.
En attendant, les prévisions océanographiques du SHOM dans le domaine côtier sont déjà
accessibles en visualisation et téléchargement sur le site data.shom.fr du SHOM.
25. Apports des séries temporelles à haute résolution de SST et SSS dans les zones
côtières (Marseille, Algérie)
1
1
2
2
2
Isabelle Taupier-Letage , G. Rougier , K. Bernardet , E. Godinho , Z. Hafidi , C. Bachelier
1
1
2
Bhairy , D. Malengros and P. Guterman
1,3
, N.
Le cycle hydrologique de la Méditerranée est un point-clé pour estimer les impacts du réchauffement
climatique de la région. Pour couvrir l’échelle de bassin, le système de thermosalinomètre low-cost et
autonome TRANSMED (www.ifremer.fr/transmed) a été finalisé dans le cadre du programme HyMeX
(www.hymex.org), pour la Long Observing Period (LOP : 2010-2020). Pour assurer la qualité des
données la pompe est asservie à la navigation : en dessous d’un seuil on considère que le navire
entre dans un port, et la pompe est coupée afin de préserver la cellule de conductivité des sédiments
portuaires remis en suspension par les manœuvres. Au-dessus d’un seuil la pompe redémarre et la
collecte des données reprend. Pendant les arrêts le volume d’eau réduit est protégé par les bagues
d’antifouling (thermosalinomètre SBE45). Enfin chaque année le thermosalinomètre est renvoyé en
calibration chez le constructeur, et des points de comparaison intermédiaires sont effectués, soit par
quelques rares canettes de salinité (pas de prise en charge), soit par la mise en série d’un SBE45
calibré.
A partir de février 2012 ce système a été installé sur le Ro-Ro Marfret Niolon (Compagnie MARFRET),
qui desservait Marseille –Mostaganem (ou Arzew ou Oran) – Alger à une fréquence quasihebdomadaire jusqu’en juillet 2014, lorsqu’il a été affecté à une autre ligne. A partir de février 2015 le
système TRANSMED a été ré-installé sur le Ro-Ro Cap Camarat (CMA-CGA), qui dessert MarseilleMostaganem- Skikda à une fréquence hebdomadaire. La salinité et la température de surface (SSS et
SST) sont collectées toutes les 10s, les fichiers bruts horaires sont transmis en temps quasi-réel, puis,
après une étape de contrôle de qualité automatisée, les fichiers réduits (médiane sur la salinité
2min/colcor) sont transmis à Coriolis et GOSUD.
La haute résolution (<<1km, ~semaine) des données collectées répond aux besoins de Coriolis côtier
(e.g. extension de la nappe du Rhône, incursions de la nappe dans la rade de Marseille, épisodes
d’upwellings, incursion du Courant Nord, largeur du Courant Nord…), jusqu’à l’évolution de la SSS et
de la SST au cours du temps (changement climatique) quand la série sera assez longue. Sur ce
dernier point ce seront aussi les seules données disponibles pour la région côtière algérienne, et ce
système est particulièrement adapté au monitoring des archipels de l’outre-mer. Sur l’ensemble du
bassin occidental c’est enfin un jeu de données uniques pour la cal_val de SMOS et successeurs.
Un tel système low-cost à faible maintenance ferait un excellent candidat pour un observatoire à
l’échelle de la Méditerranée (2 lignes N-S et 2 lignes E-W, + 1 ligne à travers Gibraltar pour surveiller
les caractéristiques de l’eau Atlantique entrante) qui puisse espérer perdurer pendant plusieurs
décades et assurer ainsi l’accompagnement des modèles.
26. ENIGME: EvolutioN Interannuelle de la dynamique dans le golfe de Gascogne et la
ManchE
1
1
2
Guillaume Charria , Frédéric Vandermeirsch , Sylvain Cailleau , and the ENIGME's group
1
LOPS/IFREMER, Technopôle de Brest-Iroise, BP 70, 29280 Plouzané, France
2
Mercator-Océan, Parc Technologique du Canal, 8-10 rue Hermès - Bâtiment C, 31520 Ramonville St
Agne,France
Dans un contexte de changement global, les régions océaniques comme le golfe de Gascogne et la
Manche représentent des domaines clés pour estimer l'impact local sur l'environnement côtier de ces
évolutions. En effet, les environnements côtiers (incluant dans ce projet les régions de plateau
continental) et régionaux (incluant le talus continental et l'océan hauturier) sont sensibles à ces
évolutions à long terme pilotées par l'océan hauturier, l'atmosphère et les bassins versants. Ces
évolutions peuvent avoir un impact sur l'ensemble de l'écosystème. Pour comprendre et, par
16
extension, prévoir les évolutions de ces écosystèmes, nous devons aller plus loin dans la description
et l'analyse de la variabilité interannuelle passée sur des échelles décadales à pluri-décadales.
Le projet en partenariat renforcé ENIGME, soutenu par LEFE/GMMC, est organisé selon trois axes
principaux: (a) les évolutions interannuelles (bilans halins, thermiques et dynamiques), (b) l'occurrence
des évènements intermittents et de la dynamique mésoéchelle, (c) le niveau de la mer dans les
modèles régionaux.
A l'issue de la deuxième année de ce projet de 3 ans, nous proposons de présenter quelques
résultats récents s'insérant dans le périmètre du projet illustrant quelques avancées sur la
compréhension des processus jouant un rôle clé dans les évolutions interannuelles dans le golfe de
Gascogne et la Manche. Ces résultats portent, par exemple, sur la dynamique frontale dans le golfe
de Gascogne et les variabilités annuelles et interannuelles de l'activité à (sous)mésoéchelle simulée.
En perspectives, un chantier dédié au Sud-Est du golfe de Gascogne et au coeur de différents projets
(dont ENIGME) sera introduit à titre d'exemple.
27. ReNHFOR (Research and Networking for High Frequency Oceanographic Radars)
Céline Quentin, Louis Marié
Résumé : Le projet ReNHFOR a pour objectif de contribuer à la structuration de la communauté
nationale de recherche sur les techniques et les applications, opérationnelles et scientifiques, des
mesures de courant de surface, d état de mer et de vent par radars Haute Fréquence. L’émergence
de ces instruments dans les outils de l’observation côtière pour la surveillance en temps réel de la
dynamique côtière a été fortement encouragée en France suite aux projets ECCOP (LEFE/IDAO
2011-2013), SUBCORAD (LEFE/IMAGO 2013-2014), MAREMED (LEFE/GMMC 2015-2016), et leur
intégration dans PREVIMER. Un effort international pour la promotion et le partage de données dans
un réseau de radars HF mondial a commencé, et l'Europe a également encouragé cette initiative en
les intégrant dans le projet JERICO-NEXT. L'objectif du réseau ReNHFOR (Research and Networking
for High Frequency Oceanographic Radars) est de fédérer une structure nationale autour des
opérateurs de radars HF et de leurs utilisateurs afin de mettre à disposition d'outils pour faciliter
l accès aux mesures à travers une infrastructure d’archivage/diffusion des données et de confronter
les méthodes d’analyse de ces données. Cela devrait créer des synergies et des collaborations
nationales pour développer les usages émergents tel que l’assimilation des données radars HF/VHF
par les modèles opérationnels et résoudre les problèmes techniques (partage de fréquences
d'émission radio, méthode à haute résolution pour le traitement d'antennes).
28. CROCO (Coastal and Regional Ocean Community model)
Francis Auclair, Rachid Benshila, Xavier Capet, Laurent Debreu, Franck Dumas, Swen Jullien, and
Patrick Marchesiello
CROCO (Coastal and Regional Ocean COmmunity model [1]) est une initiative qui pourrait se
formaliser au début de l’année 2017 en un groupement de recherche, dont un des objectifs est la
construction d’un modèle océanique à aire limitée focalisée sur les fines échelles de l’océan
notamment côtière et littorale. Il ambitionne de pouvoir être non seulement doté d’un cœur dynamique
très performant (au sens de la résolution effective et des performances calcul) mais aussi d’être conçu
pour pouvoir aborder les enjeux scientifiques de l’océanographie côtière qui sont pour l’essentiel
pluridiscplinaires et en situation réaliste complexe.
Les défis nombreux, pour parvenir à agréger réellement les acquis de la communauté nationale
rassemblée dans COMODO, consisteront pour partie à intégrer de façon cohérente des avancées
disséminées dans différents systèmes de modélisation (ROMS-AGRIF, SNH[2], MARS, HYCOM).
La communication esquissera les contours possibles du modèle numérique mais se focalisera sur
l’approche multigrille en cours de développement et destinée, dans la stratégie du groupe, à offrir une
alternative aux grilles non structurées pour représenter des géométries complexes à proximité de la
côte ; cette approche est basée sur une méthode de raffinement de maillage (éventuellement
adaptatif) ayant fait l’objet d’une implémentation précédente [3] two-way. La nouveauté réside ici dans
le caractère réellement multigrille qui permet la communication entre grilles du même niveau.
17
Des résultats préliminaires seront montrés sur un cas test idéalisé et sur une simulation avec une
bathymétrie réaliste du golfe de Gascogne dans laquelle la côte est maillée à haute résolution.
29. Térritoires Ultra Marins: défis et enjeux
Jérôme Aucan
IRD Nouméa.
30. HOMONIM Phase-II : Une contribution à l’amélioration de la prévision des submersions
marines sur l’Outre-Mer
1
2
1
1
1
Didier JOURDAN , Denis PARADIS , Laurie BISCARA , Sophie CASITAS , Héloïse MICHAUD ,
1
2
2
Audrey PASQUET , Alice DALPHINET , Patrick OHL
1
SHOM DOPS/HOM, 42 av. Coriolis, 31057 Toulouse. Email : [email protected]
2
Météo-France, DirOP/MAR, 42 av. Coriolis, 31057 Toulouse
MOTS CLES : Submersions marines, Surcote, Vagues, Prévision, Vigilance, Opérationnalité.
Le projet HOMONIM –Historique, Observation, MOdélisation des NIveaux Marins– est un projet
commun du SHOM et de Météo-France, sous maîtrise d’ouvrage de la Direction Générale pour la
Prévention des Risques (DGPR) et de la Direction Générale de la Sécurité Civile et de la Gestion de
Crise (DGSCGC). La phase-I du projet (2012-2015) a permis d’améliorer le dispositif de Vigilance
Vagues-Submersions (VVS) sur les façades métropolitaines en renforçant le réseau d’observations (3
nouveaux marégraphes) et en dotant Météo-France de deux nouvelles chaînes opérationnelles : une
de prévision des surcotes et une de prévision des vagues à la côte. La phase-II (2016-2019), dont
nous proposons de présenter le programme, vise à poursuivre cet effort d’amélioration et à l’étendre
aux départements d’outre-mer. Au titre de l’amélioration continue de la VVS en métropole, trois
marégraphes supplémentaires seront installés et des travaux sur la prévision d’ensemble de surcotes
ou, plus prospectifs, sur le couplage de modèles de vagues et de niveaux marins à très haute
résolution seront menés. Enfin, l’interfaçage de la production opérationnelle issue de ces modèles de
vagues et de surcotes avec les systèmes estuariens ou de gestion de crise des Référents
Départementaux Innondation sera recherché. La présentation se focalisera sur l’outre-mer, pour
lequel le projet prévoit de réaliser deux chaînes opérationnelles de prévision des surcotes, construites
sur le noyau HYCOM en version barotrope. Ces chaînes ont vocation à couvrir respectivement le
domaine Antilles-Guyane et le sud-ouest de l’océan indien, avec une résolution cible du ilomètre
autour des zones d’intérêts (arc antillais, côte guyanaise, îles de la Réunion et Mayotte). Pour la
modélisation des états de mer côtiers, plusieurs configurations WW3 seront développées, emboitées
dans le modèle hauturier de Météo-France (MFWAM), avec une grille raffinée dont la résolution visée
est de quelques centaines de mètres autour des îles et sur la façade guyanaise. Les caractéristiques
envisagées pour ces différentes configurations (emprises, résolution, forçages, …) ainsi que la
méthodologie et le calendrier prévus pour les construire et les évaluer seront présentés.
31. Développement d'un système de prévision couplé Océan Atmosphère dans l'océan
Indien : Collaboration Mercator Océan Météo-France/DIROI/CRC
Edmée Durand (MO), J.Paul (MO), D.Barbary (MF), S.Bielli (LACy)
Météo-France et en particulier la DIROI, est en charge du suivi et de la prévision de l'activité
cyclonique sur l'ensemble de l'Océan Indien. Les précédents travaux de l'équipe DIROI/CRC (équipe
cyclone du LACy) ont mis en évidence la nécessité pour les prévisions des événements extrêmes tels
les cyclones tropicaux, de la mise en place d'un couplage océan atmosphère. Dans ce cadre une
collaboration avec Mercator-Océan a été entamée, afin d’évaluer le bénéfice d’une version d’AROME
– Océan Indien couplée à un modèle océanique : (1) via un couplage au modèle de couche de
mélange océanique (CMO1D) et (2) via un couplage au modèle océanique NEMO3D. Pour cela
Météo-France/DIROI/CRC a besoin de disposer : (1) d’initialisations de l’Océan Indien autour de l’Ile
de La Réunion avec des sorties instantanées (T, S, U, V) toutes les 6 heures les plus proches
possibles du système opérationnel global haute résolution de Mercator Océan pour le couplage
18
AROME-CMO1D et (2) d’une configuration régionale dans l’Océan Indien autour de l’Ile de La
Réunion pour tester le couplage MesoNH-NEMO3D.
Dans ce but, Mercator Océan a développé une configuration régionale REUNION12 sur le domaine
AROME-Océan-Indien forcée aux frontières par PSY4 (Global 1/12° de Mercator Océan) à l’aide de
l’outil SIREN (www.nemo-ocean.eu). Cette configuration régionale a été livrée, et installée à la
DIROI/CRC. De plus une formation de certains membres de la DIROI/CRC à l'outil SIREN a été
organisée afin de leur transmettre les connaissances permettant la modification de cette configuration
en fonction des besoins de l'équipe.
Si l amélioration attendue se confirme, l utilisation des sorties océaniques “haute fréquences” (1)
devrait faire l'objet d'une bascule en opérationnelle pour l'ensemble des systèmes AROME-Outre-Mer
courant 2017. Le couplage MESONH-NEMO3D (2) permettra lui de poursuivre les recherches
notamment en conditions cycloniques, avant d'envisager une utilisation en opérationnelle à plus long
terme.
32. ILIAC: Influence des Conditions limites aux frontières sur la circulation côtière de
Nouvelle-Calédonie
Pascal Douillet, Romain Le Gendre, Christel Pinazo1, Cécile Dupouy1, Franck Dumas, Térence
Desclaux2, Marion Drouzy
ILIAC a pour objectif d'améliorer les conditions limites ouvertes (OBCs) des modèles lagonaires de
Nouvelle-Calédonie. Le projet porte sur l’influence des forçages à limites extraites de trois solutions
globales (MERCATOR, BRAN, HYCOM) sur la circulation côtière. Les précédentes études avaient
montré que l’écart de résolution spatiale entre les modèles forçants et forcés (1/12ème pour les
modèles globaux, 1/216ème pour le modèle lagonaire) était générateur d’une partie de l’erreur, et que
la résolution temporelle des solutions globales (donnée journalière) était également problématique. Un
modèle intermédiaire (au 1/72ème) permettant d’améliorer la liaison entre la large échelle et la très
fine échelle a été développé dans le cadre du programme ILIAC. En première approche, après
interpolation sur une grille commune, les performances des trois solutions globales ont été comparées
sur une période de trois ans (juillet 2009 à juillet 2012) pour les données de niveaux, de composantes
du courant, de température et de salinité. Pour chaque OBC issu des modèles globaux, la descente
d’échelle jusqu’à l’emprise lagonaire a été réalisée sur une simulation MARS3D de 3 ans. Les
observations disponibles sur la période (SST, capteurs ponctuels, profils CTD, XBT et ARGO) ont été
utilisées afin de diagnostiquer spatialement et verticalement la pertinence des résultats obtenus en
fonction du type d’OBC appliqué. Enfin, la présence des grandes structures caractérisant la zone a été
analysée pour les trois simulations.
33. ZEBRE: Vertical structure of the Intermediate Zonal Jets in the Equatorial Pacific
1,2
2,3
2,3
4
5
Sophie Cravatte , E. Kestenare , F. Marin , W. S. Kessler and P. Dutrieux
1
Centre IRD (Institut de Recherche pour le Développement), Nouméa, New Caledonia
2Université de Toulouse, UPS (OMP-PCA), LEGOS, 14 Avenue Edouard Belin, F-31400 Toulouse,
France
3
IRD, LEGOS, F-31400 Toulouse, France
4
PMEL/NOAA (Pacific Marine Environmental Laboratory/National Oceanographic and Atmospheric
Administration), Seattle, WA, United States
5
British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Cambridge, United Kingdom
At 1000 m depth, the presence of alternating zonal jets has been demonstrated with Argo floats drifts
in the equatorial Pacific Ocean at the basin scale. A series of alternating zonal jets with a meridional
scale of 3° is seen from 10°S to 10°N, with mean speeds about 5 cm/s. These jets are stronger in the
Southern Hemisphere. Little is known about their vertical extent, their vertical structures, and their
connections with the overlying Tsuchiya jets: this is investigated using a compilation of Shipboard
ADCP measurements, and 3-D Argo data absolute geostrophic velocities. The jets representation in
state-of-the-art ocean model simulations (with different horizontal and vertical resolution, diffusion
coefficients and advection schemes) is not realistic: these structures represent a challenge for
modellers. As part of the ZEBRE project, the CASSIOPEE cruise was carried out on R/V Atalante from
July, 19 to August, 23, 2015 in the southwest equatorial Pacific Ocean. Three meridional sections
19
documented the zonal jets structure and their longitudinal evolution from the surface to the bottom. 7
Argo floats were deployed. Some preliminary results from CASSIOPEE and Argo floats will be
presented.
34. L'océanographie biologique à l’ère des omics: rêve ou réalité ?
Fabrice NOT
Station Biologique, Roscoff
La génomique environnementale est une approche devenue incontournable pour explorer la diversité
biologique des océans. Un des exemples récents les plus médiatiques est certainement l'expédition
Tara Océan, mais d autres initiatives s illustrent également à l’international. Plus généralement les
méthodes dites "-omiques" sont de plus en plus présentent en biologie et en écologie. Mais quels sont
vraiment les avantages et les limites de ces approches ? Après avoir exposé brièvement les grands
principes de ces méthodes, j'illustrerais à l'aide d'exemples de travaux et projets les applications
envisageables en océanographie.
35. Les configurations couplées physique-biogéochimie à Mercator Océan : simulations
interannuelles et temps réel
1
1
1
1
1
1
1
Coralie Perruche , Elodie Gutknecht , Reffray G. , Levier B. , Paul J. , El Moussaoui A , Drillet Y. ,
2
3
Dabrowski T. , and Garcia Sotillo M.
1
Mercator Océan,Marine Institute, Irelande, 3Puertos de Estado, EspagneContact:
[email protected]
Le besoin de surveillance en continu de l’état physique et biogéochimique de l’océan pousse au
développement de systèmes couplés pour des applications opérationnelles. Le Programme Européen
d'Observation de la Terre (Copernicus) et son projet pré-opérationnel MyOcean, fournissent un cadre
pour le développement et l'amélioration de systèmes couplés physique-biogéochimie à Mercator
Océan. Les applications du Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) couvrent la
gestion des ressources marines, la protection de l’environnement côtier et maritime, les prévisions
saisonnières, climatiques.
Dans ce contexte, l’océan global bénéficie d’une configuration au 1/4° (BIOMER). Les côtes
Européennes profitent d’une configuration régionale au 1/12° et 1/36°, nommée IBI (Iberian-BiscayIrish), et couvrant la partie Nord-Est Atlantique (de l’Islande aux îles Canaries), la mer du Nord et la
Méditerranée Occidentale. Les deux systèmes s’appuient sur le modèle océanique physique
OPA/NEMO et le modèle biogéochimique PISCES, couplé en mode ‘offline’ pour BIOMER et en mode
‘online’ pour IBI.
Pour le CMEMS, deux produits sont disponibles pour chaque domaine océanique modélisé. BIOMER
produit des prévisions hebdomadaires des principales variables biogéochimiques et une simulation
interannuelle couvrant 1998-2014 est également disponible. Pour le domaine IBI, une réanalyse au
1/12° a été effectuée (2002-2014). Le système de prévision en temps réel au 1/36° délivre les champs
physiques, et distribuera de manière opérationnelle les principales variables biogéochimiques au
printemps 2017.
Les performances des deux systèmes sont présentées ici. Les diagnostiques sont effectués sur la
chlorophylle-a, la production primaire, la couche euphotique, les nutriments et l'oxygène, confrontés
aux données satellites, climatologiques et in-situ. Les systèmes sont capables de reproduire la
distribution grande échelle ainsi que le cycle saisonnier des principales variables biogéochimiques.
36. Le projet AMICO-BIO : Action de Modélisation Intégrée Côtière Opérationnelle 3D
couplée physique BIOgéochimique
1
1
1
1
2
3
1
Christel Pinazo , O. N. Ross , F. Diaz , A.M. Doglioli , F. D'Ortenzio , C. Estournel , P. Forget , V.
4
5
4
3
8
4
1
Garnier ,
E. Gutknecht , M. Kersale , F. Kessouri , C. Lathuilière , L. Marie , J. Marmain , P.
3
5
1
5
410
2
Marsaleix , C. Perruche , A. Petrenko , G. Reffray , M. Sourisseau , V. Taillandier , I. Taupier1
9
7
3
6
Letage , P. Testor , B. Thouvenin , C. Ulses and G. Eldin
1
Aix-Marseille Université; UM110 CNRS, IRD, Université de Toulon, Mediterranean Institute of
Oceanography, OSU Institut Pythéas, Marseille, France
20
2
Université Pierre et Marie Curie, UMR 7093 CNRS,
Laboratoire d'Océanographie de Villefranche-sur-mer, France
3
Laboratoire d'Aérologie, UMR 5560 CNRS, Université Paul Sabatier,
Observatoire Midi-Pyrenées, Toulouse, France
4
Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale, UMR 6523 CNRS, IFREMER, IRD,
Université de Bretagne Occidentale, Brest, France.
5
MERCATOR Ocean, Ramonville St Agne, France
6
Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales, UMR 5566 CNRS, IRD, CNES,
Université Paul Sabatier, Observatoire Midi-Pyrenées, Toulouse, Franc
7
Laboratoire de Dynamiqueique Hydro Sédimentaire, IFREMER, Brest, France
8
Service Hydrographique et Océanographique de la Marine, Brest, France
9
Laboratoire d'Océanographie et du Climat, Expérimentations et Apporches Numériques, UMR 7159
CNRS, IRD, MNHM, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France
10
Laboratoire d'Ecologie Pélagique, IFREMER, Brest, France
Le projet AMICO-BIO [1] est un projet interdisciplinaire Copernicus Côtier, co-financé par le ministère
français de l'Environnement, le CNRS-INSU et LEFE-GMMC. Il se focalise sur les façades maritimes
françaises de l'Atlantique et de la Méditerranée, en particulier le golfe de Gascogne et du golfe du
Lion. Le projet étudie les conséquences des différentes implémentations de conditions aux limites
ouvertes (Open Boundary Conditions : OBC) sur les modèles océaniques régionaux biogéochimiques
3D, tout en utilisant les données satellites et in situ disponibles sur ces zones pour qualifier les
simulations.
En effet, force est de constater que les systèmes opérationnels Copernicus de modélisation couplée
physique-biogéochimique existent en hauturier opérés par Mercator Ocean (pour le Global) ou par
OGS (pour la Méditerranée), et en régional opérés par Ifremer, le SHOM, ou des équipes Recherche,
mais qu'ils ne sont pas connectés entre eux. La difficulté réside dans le fait que forcer les conditions
biogéochimiques aux frontières ouvertes par une source externe (ayant un autre comportement que le
modèle biogéochimique utilisé pour l'étude) donne de piètres résultats. A tel point que pour contourner
ce problème, les équipes Recherche travaillant sur l’océan côtier utilisent actuellement un mode de
forçage plutôt interne avec des gradients nuls, ou bien en déployant leur modèle biogéochimique sur
la grille hauturière pour ne pas avoir à résoudre le problème de forçage par une source externe (et
cela au prix du doublement du travail).
Il s'agit dans ce projet de commencer à comprendre comment gérer les forçages biogéochimiques
imposés aux frontières ouvertes (OBCs) des modèles régionaux quand ils proviennent d'une source
externe au modèle forcé (modèle plus grande échelle, climatologie, mesures in situ/spatiales), pour
obtenir une meilleure description des processus aux interfaces (notamment les échanges côte-large
au niveau du talus, entre la plaine abyssale et le plateau continental). Afin de comprendre, l’impact
des OBCs biogéochimiques sur le comportement des modèles régionaux, nous nous intéressons plus
particulièrement à la distance à laquelle sont placées les OBCs, à l’impact des différents types
d’OBCs avec des conditions de type Neumann (gradient nul), et des conditions de Dirichlet (des
climatologies basées sur des résultats de modèle à basse résolution spatiale et temporelle,
climatologie pluriannuelle, climatologie avec une année « type »), simulations à haute résolution
temporelle avec le même modèle (avec la même résolution spatiale, avec une plus basse résolution
spatiale), simulations avec le modèle Copernicus de plus basses résolutions spatiale et temporelle
(avec ou sans assimilation de données). Une avancée notable attendue de cette étude associant les
équipes d’océanographie opérationnelle et recherche, est la possibilité de forcer les modèles
régionaux à partir des simulations hauturières déjà effectuées par Copernicus. Les équipes
opérationnelles étant partie prenante de ce projet, les résultats obtenus sont directement transférés
aux modèles opérationnels.
[1] http://oliver.ross.p.luminy.univ-amu.fr/amico/
37. Multi-scale interactions in the OMZ off Peru: AMOP observations and modelling
Véronique Garçon, Aurélien Paulmier, Fernando Campos, Joao Bettencourt, Oscar Vergara And Boris
Dewitte, Edgardo Carrasco, Olivier Depretz-De-Gesincourt, Jacques Grelet, Serena Illig, Jesus
Ledesma, Christophe Maes, Ivonne Montes, Andreas Oschlies, Jorge Quispe, Emilio Hernandez
Garcia, Cristobal Lopez, and Lionel Scouarnec
LEGOS, DT-INSU, UMS IMAGO
LOPS, France, GEOMAR, Germany, IGP, IMARPE, Peru, IFISC, Spain
21
While the biogeochemical and physical changes associated with ocean warming, acidification and
deoxygenation occur all over the world, the imprint of these global stressors have strong regional and
local nature. The coalescence of the different global stressors is already creating “hotspots”, e.g. the
Eastern Boundary Upwelling Systems. The AMOP project focuses on a highly variable and intense
biological oceanic area off Peru in the Eastern Pacific, which is well representative of the
deoxygenated oceanic areas since it is one of the largest Oxygen Minimum Zones (OMZs), covering
87% of the total OMZs area. In order to document the OMZ structure and the physical and
biogeochemical O2 contribution, the AMOP work strategy has been based on three components,
namely a process-oriented cruise (February 2014), a subsurface mooring at a fixed station on the shelf
at 12°S (January 2013-February 2014), and a high-resolution physical/biogeochemical coupled
modeling platform providing the support for the interpretation of the whole AMOP data set. We will
report here results from the modeling platform and from the analysis of the 14 months long oxygen
record from the mooring sensors showing the complexity of scales present in the OMZ, from intradaily, intra-seasonal to seasonal.
38. Evaluation du réseau BioArgo : étude d’un cas-test en Mer Méditerranée
Vincent Taillandier, Louis Prieur, Fabrizio D’Ortenzio
Laboratoire d'Océanographie de Villefranche-sur-mer, France
Ce projet s’inscrit dans le contexte opérationnel de dimensionnement, de maintien et d’exploitation
(climatologies, réanalyses, prévisions…) des nouveaux systèmes d’observation des océans, avec ici
le cas de BioArgo, composante biogéochimique au réseau de flotteurs profileurs Argo.
Dans un premier volet, il s’agit d’évaluer la stratégie de déploiement et d’échantillonnage employée
jusqu’à présent en Mer Méditerranée, au regard de la caractérisation de la dynamique du
phytoplancton en cycle saisonnier. On s’appuie pour cela sur l’observation spatiale afin de
contextualiser les profils relevés par le réseau, notamment l’imagerie de couleur de l’eau vis-à-vis de
la diversité et la phénologie des cycles saisonniers, et l’altimétrie vis-à-vis de l’influence de processus
de moyenne échelle.
Dans un second volet, le questionnement inverse se pose : il s’agit d’évaluer dans quelle mesure
chaque type de dynamique phytoplanctonique peut être documenté de manière discriminatoire par le
réseau. Le travail préliminaire de contextualisation mènera à la définition d’un opérateur-descripteur
des cycles saisonniers sur la base d’un jeu de variables physiques dérivées. Il est alors prévu
d’appliquer cet opérateur d’observation dans la comparaison entre observations et modèles couplés
physique-biogéochimique.
Un plan de travail a été construit suivant trois axes de collaborations avec le LOV porteur du projet : (i)
l’ENS pour le suivi des tourbillons de moyenne échelle et la segmentation des séries, (ii) le LA pour
l’exploitation de simulations numériques, (iii) ACRI-HE pour la perspective de nouveaux services avals
Copernicus issus de ces travaux.
39. The Ocean State Report of the Copernicus Marine Environment Monitoring Service
Karina von Schuckmann and the Mercator Ocean team
Mercator-Ocean, Ramonville Saint Agne, France
COPERNICUS is the European Earth observation and monitoring programme, which aims to give the
European Union autonomous and operational capability in space-based observation facilities (see the
Sentinel missions) and in situ (measurements in the atmosphere, in the ocean and on the ground),
and to operate six interlinked environmental monitoring services for the oceans, the atmosphere,
territorial development, emergency situations, security and climate change. In this context, the
Copernicus Marine Environment Monitoring Service provides an open and free access to regular and
systematic information about the physical state and dynamics of the ocean and marine ecosystems for
the global ocean and six European regional seas. Mercator Ocean, the French center of global ocean
analysis and forecast has been entrusted by the EU to implement and operate the Copernicus Marine
Service.
22
In September 2016, the first Ocean State Report Copernicus Marine Environment Monitoring Service
will be published, and is planned to appear at an annual basis (June each year) as a unique reference
for ocean state reporting. This report contains a state-of-the-art value-added synthesis of the ocean
state for the global ocean and the European regional seas from the Copernicus Marine Environment
Monitoring Service data products and expert analysis. This activity is aiming to reach a wide audience
-from the scientific community, over climate and environmental service and agencies, environmental
reporting and bodies to the general public. We will give here an overview on the report, highlight main
outcomes, and introduce future plans and developments.
40. Evaluation of 7 atmospheric datasets in the Arctic Ocean over the period 2007-2014
1
1
2
1
G. Garric , C. Bricaud , F. Dupont and J. Chanut
1
Mercator-Ocean, Ramonville Saint Agne, France
2
Environment Canada, Montréal, Canada
The Mercator Océan R&D team is currently assessing (in partnership with Canada) a pan-Arctic (the
CREG configuration) system (including NEMO-LIM model and assimilation components) at “eddyresolving” resolution to ta e into account the specific monitoring of the Arctic Ocean. These
developments, recently stabilized with the latest NEMO3.6 version and organized in order to calibrate
and evaluate specifically the hindcasts, nowcasts and forecasts Arctic products, are designed to set up
the next CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service) real time global operational
system version. Global operational systems at Mercator Ocean are all driven at the surface by the
atmospheric analysis and forecasts from the ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather
Forecasts) Integrated Forecasting System (IFS). For the sake of consistency, the various 2007-2014
experiments performed so far with the pan-Arctic configuration at “eddy-permitting” ¼° resolution all
used the IFS datasets. A strong negative bias in the summer sea ice cover quickly installed. A
sensitivity experiment performed with the atmospheric forcing from the NCEP-R2 reanalysis products
showed a more realistic summer sea ice extent and raised this question: our Arctic sea ice biases can
be related to the atmospheric forcing? We propose to revisit the work of Lindsay et al. (2014) with the
same methodology but over the period 2007-2014 and using the different following atmospheric
datasets: IFS, ERA-Interim, NCEP-R2, MERRA, CFSR/CFSv2, JRA-55 and CGRF. Compared to
other forcings, the atmospheric ECMWF-related forcings (IFS & ERA-Interim) show a similar mean
singular state over the Arctic Ocean, a warmer surface conditions (up to 2°C), differences up to
30W/M2 for downward surface radiative fluxes and higher wind speeds. The modelled mean
ensemble sea ice extent estimate show a better interannual variability. The modelled ice thickness is
assessed with ICESat-radar estimates, the Unified CDR in situ datasets and CryoSat-2 freeboards
measurements. Although all the experiments show an overestimation of sea ice condition in the
Canadian Basin, only experiments using ECMWF-related forcing shows an underestimation in the
Eurasian Basin.
41. CORA4.2: A global delayed time mode validated in-situ dataset
Tanguy Szekely, Jérome Gourrion and the Coriolis team
Coriolis IFREMER ZI de la Pointe du Diable 29280 Plouzané
CORA (Coriolis Dataset for ReAnalysis) is a delayed mode validated global temperature and salinity
dataset provided by the Coriolis data center. This dataset provides delayed mode validated
measurements from 1950 to 2014 and is used for the model reanalysis provided by the Copernicus
marine service (http://marine.copernicus.eu/). Various new datasets have been added to CORA to
enhance the ocean data coverage in the 4.2 version. Among them, the French SHOM (Service
Oceanographique de la Marine) has provided more than 3 million additional profiles for the period
1950-2009. The delayed mode data validation is based on two sets of tests. First, automatic tests set
to detect and to flag obvious erroneous measurements. A second set of test is based on the
comparison of the measurements with a minimum and a maximum temperature and salinity reference
field. A warning is associated to each suspicious profile which is then manually checked by an
oceanographer. The next objective of CORA is to produce a Copernicus CMEMS dataset by merging
the best features of the CORA dataset and EN.4 datasets (www.metoffice.gov.uk/)
23
42. Sur le parc national des Gliders
Pascale L’Herminier
LOPS IFREMER ZI de la Pointe du Diable. 29280 Plouzane
43. Gyre scale-deep convection in the North-Atlantic Ocean during winter 2014-2015
A. Piron, V. Thierry, H. Mercier, G. Caniaux
Deep convection is a key oceanic process that feeds the lower limb of the Meridional Overturning Cell.
It contributes to the heat, anthropogenic carbon and oxygen storage in the deep layers of the ocean,
and consequently to mitigate the impact of human activities on the world climate. Monitoring and
understanding variability in deep convection occurrence and strength (depth, volume) is now required
to better model and predict changes in deep convection activity in a warming world and to better
assess consequences of those changes on the Earth climate, on the ocean dynamics and on the
ecosystems. As part of the RREX project and owing to an adequate Argo sampling during winter
2014-2015, we investigated deep convection at the subpolar gyre scale (depth, spatial extent,
thermohaline properties and forcing) for the winter 2014-2015. We showed that a major deep
convective activity occurred over an area extending from the interior of the Labrador Sea (east of
55.4°W) to the Irminger Sea (west of 32.2°W) (Figure 1a). The MLD reached 1800m in the Labrador
Sea, which is similar to the deepest MLD observed since the mid-nineties. The MLD reached 1700m
and 1400m south of Cape Farewell and in the Irminger Sea, respectively, which is the deepest MLD
ever observed in those two regions. While the potential densities are similar in the three areas (27.73-3
27.75 kg.m ), the deep MLD were warmer (3.55 – 3.7°C) and saltier (34.88 – 34.9) in the Irminger
Sea than in the Labrador Sea and in the South Cape Farewell area (3.2 – 3.4°C; 34.84 – 34.86).
Based on a mixed layer heat budget performed in the Labrador Sea, the south Cape Farewell area
and the Irminger Sea, we showed that the winter air-sea heat loss is the main driver for the MLD
deepening. The heat loss was similar in the three regions and was 20% to 40% larger than the 19792015 averaged winter heat loss, which explains this major basin scale deep convection event.
Considering the heat content of the water column in September 2014, we showed that 50 and 65% of
the heat extracted from the ocean during winter in the Labrador Sea and South of Cape Farewell,
respectively, was used to deepen the mixed layers. The remaining part was used to cool them. In
contrast, the winter heat loss was entirely used to deepen the mixed layer to 1400m in the Irminger
Sea. This study reveals the importance of maintaining enough Argo float in the subpolar gyre to
monitor deep convection events. With this objective in mind, we developed the ASFAR system as part
of the AtlantOS and RREX projects. The frame is moored with 4 Argo floats and release them at
predetermined dates.
44. EUROPEAN PROSPECTS FOR A GEOSTATIONARY OCEAN COLOR SENSOR: THE
“OCEAN COLOR ADVANCED PERMANENT IMAGER” (OCAPI)
1
1
David Antoine , David Doxaran , and the OCAPI science team
1
Laboratoire d’Océanographie de Villefranche (LOV), Centre National de la Recherche Scientifique
(CNRS) and Université Pierre et Marie Curie, Paris 06, Villefranche-sur-Mer, France
Contact: [email protected], [email protected]
Current satellite missions aiming at the ocean deliver myriad parameters at various spatial and
temporal scales. As far as ocean colour is concerned, two major temporal gaps emerge. On the one
hand, the long-term monitoring of the oceanic environment still suffers from being fed by observations
from inherently short-duration missions of insufficiently qualified consistency, which is an issue when
building climate-quality data records. This is not addressed here. Rather, we look at the second gap,
which is found at the other end of the temporal scale. It is indeed increasingly recognized that current
satellite missions are blind when it comes to observing rapid changes in the environment, at scales
inferior to one day, including hourly changes. It is actually known for long that the ocean has many
temporal modes of variability, from the diurnal cycles to seasonal changes and decadal oscillations.
Reliable monitoring and predictions of the ocean imply that all these scales are documented. None of
24
them can be safely ignored, in particular the diurnal changes that are a main driver of many physical
and biological phenomena, notably in coastal waters influenced by tidal cycles. Therefore we must
resolve not only the seasonal cycle for many years, but also variations in the diurnal cycles over the
globe. These high frequency observations can be obtained either via platforms on geostationary orbits
or by constellations of low- or medium-Earth-orbiting satellites. The “Ocean Colour Advanced
Permanent Imager” (OCAPI) mission has been precisely designed to ta e up these challenges. It aims
at hourly observations of ocean colour in coastal zones and the open ocean from a geosynchronous
(GEO) orbit, at a nadir resolution of 250m over the entire Earth’s oceanic and coastal areas as seen
from a GEO position over Europe. This includes virtually the whole Atlantic Ocean, the Mediterranean
Sea and European Nordic seas. Among the multiple science domains that would benefit from OCAPI
observations is the data assimilation into coupled ocean physical-ecosystem models. The mission
rationale will be presented, and the potential of GEO observations will be illustrated with examples of
current studies using the Korean GOCI (Geostationary Ocean Color Imager) sensor, which is the first
ocean colour sensor ever launched on a geostationary orbit.
45. Les COPERNICUS Marine Environment Monitoring Services - CMEMS
Pierre Yves Le Traon
Mercator-Ocean - Toulouse
PRESENTATIONS POSTERS
46. SAGAR-ARGO: an ARGO-based analysis of the year-to-year sea surface salinity
variability in the Bay of Bengal during the 2009 – 2014 period
1
Fabien Durand , Chaitanya A.V.S., S. Mathew, V.V. Gopalakrishna, F. Papa, M. Lengaigne, J. Vialard,
Ch. Krantikumar and R. Venkatesan
1
IRD/LEGOS 14 Avenue Edouard Belin 31400 Toulouse FRANCE
The Bay of Bengal forms the northeastern part of the Indian Ocean. It is forced by the seasonallyreversing monsoon winds. It is a recipient of intense precipitation and continental river runoff during
summer monsoon and post-monsoon season. As a result, sea surface salinity (SSS) is consistently
very low in the northern BoB. The stratification due to these low salinities has a pronounced effect on
SST: it maintains surface waters above 28°C throughout the year. This leads to a sustained
atmospheric convection and to the formation of tropical cyclones over the bay. While the seasonal
variability of SSS is rather well known, the interannual variability of SSS is not known. Here we
analyze a novel observational in situ SSS product covering the 2009-2014 period, based on ARGO
data (among which some were collected from 10 floats deployed through the SAGAR-ARGO GMMC
project) and other in situ data. It reveals a strong interannual variability over the North Eastern Bay of
Bengal (NEB). During this 5 year period SSS shows intense year-to-year oscillations, with
anomalously salty conditions in 2009-2011 and anomalously fresh conditions in 2012 onwards. In the
present study we investigated the forcing factors of these anomalies using a simple mixed-layer
budget model. The results show that rainfall and river discharge are the main factors for the observed
SSS oscillations (with advection also playing a significant role for the 2011 freshening period). These
results were published in Chaitanya et al.(Ocean Dynamics 2015; DOI 10.1007/s10236-014-0802-x).
47. An imperative to monitor Earth’s energy imbalance
1
K. von Schuckmann , M. D. Palmer, K. E. Trenberth, A. Cazenave, D. Chambers, N. Champollion, J.
Hansen, S. A. Josey, N. Loeb, P.-P. Mathieu, B. Meyssignac, M. Wild
1
25
The current Earth’s energy imbalance (EEI) is mostly caused by human activity, and is driving global
warming. The absolute value of EEI represents the most fundamental metric defining the status of
global climate change, and will be more useful than using global surface temperature. EEI can best be
estimated from changes in ocean heat content, complemented by radiation measurements from
space. Sustained observations from the Argo array of autonomous profiling floats and further
development of the ocean observing system to sample the deep ocean, marginal seas and sea ice
regions are crucial to refining future estimates of EEI. Combining multiple measurements in an optimal
way holds considerable promise for estimating EEI and thus assessing the status of global climate
change, improving climate syntheses and models, and testing the effectiveness of mitigation actions.
Progress can be achieved with a concerted international effort and is the principal objective of the
CLIVAR research focus CONCEPT-HEAT, which will also introduced here.
48. DRAKKAR: Coordination de simulations à haute résolution de l'océan global et de
développements du système de modélisation de l'océan NEMO
Anne Marie Tréguier (1), Bernard Barnier (2), Julie Deshayes (3), Claude Talandier (1), Romain
Bourdallé Badie (4)
(1) LOPS Brest
(2) LGGE/MEOM Grenoble
(3° LOCEAN Paris
(4) MERCATOR-Ocean Toulouse
DRAKKAR est un projet de coordination scientifique et technique entre des équipes de recherche
françaises et MERCATOR‐Océan, et des équipes de recherche au Royaume Uni, en Allemagne et au
Canada. Il entretient des coopérations étroites avec de nombreuses autres équipes utilisatrices de
NEMO (Russie, Mexique, Suède, Hollande, Australie, ...). Son objectif à long terme de développer et
maintenir dans cette communauté un cadre de simulation numérique de l'océan global qui permette
d'adresser les questions d'interactions d'échelles (processus, impacts et paramétrisations)
pertinentes pour les études de prévision climatiques et les applications opérationnelles. La
présentation proposera un résumé des avancées réalisées sur la configuration globale au 1/12°
ORCA12 et mettra en avant les principaux résultats scientifiques obtenus à partir des simulations
longues de plusieurs décennies réalisées avec cette configuration. Ces simulations ont permis
d'analyser plusieurs mécanismes de la variabilité océanique, qu'elle soit forcée par l'atmosphère ou
intrinsèque à l'océan, dans plusieurs régions du globe, de l'Atlantique Nord à l'océan Austral.
49. PACO Vers une meilleure paramétrisation de la côte et des conditions aux limites dans
les modèles d'océan
Eugene Kazantsev, Florian Lemarié, Eric Blayo
LJK, Equipe AIRSEA, Grenoble
PACO aims at the development of finer approximations of lateral boundaries and boundary conditions
for NEMO, by investigating and comparing analytical and optimal control approaches. Regarding the
analytical approach, we focused on a 2D shallow water formulation, highlighting a number of problems
with the ENS scheme. A corrected scheme near the boundary for the continuity equation has also
been proposed and new values for ghost points derived from the energy conservation in order for the
ENE scheme to take into account a coastline with some inclination with regard to the numerical grid.
We also investigated the viscous case, and proposed an implementation of slip and no slip boundary
conditions for the viscous term in a case of an inclined coastline. In frames of the variational approach,
4D-Var data assimilation technique is applied to a rectangular-box configuration of the NEMO in order
to analyze the optimal parametrization of boundary conditions at lateral boundaries. The impact of
staircase-shaped coastlines is studied by rotating the model grid around the center of the box.
Rotations on 30° and 45° are studied with single and double gyre forcing patterns. It is shown that
optimized boundary conditions compensate the errors induced by the staircase-like approximation of
the coastline.
26
50. Euro-Argo: a new European Research Infrastructure for climate change research and
operational oceanography
1
1
1
Sylvie Pouliquen , G Obolensky , R Cancouët and Euro-Argo partners
1
Euro-Argo ERIC, Brest, France
Depuis Mai 2014 l’Infrastructure de Recherche Euro-Argo est devenue une entité légale européenne
(ERIC Euro-Argo) dont les membres sont les pays signataires. L’objectif de l’ERIC Euro-Argo est
d’organiser sur le long terme la contribution européenne au programme international. Argo est un
réseau d’observation in situ très important tant pour les applications d’océanographie opérationnelles
que pour la recherche sur le climat. A ce titre Euro-Argo est un élément essentiel de l’infrastructure insitu nécessaire au Service Marin de COPERNICUS. Dans le poster nous donnerons un aperçu du
développement d’Euro-Argo au cours des dernières années ainsi que son organisation avec les pays
membres. Nous présenterons le plan de travail pour les années à venir et en particulier les
orientations sur la stratégie d’évolution de la contribution européenne à Argo pour la prochaine
décennie, notamment sur les aspects de développement des composantes biogéochimiques et
profondes.
51. Le projet MOCCA: Monitoring the Ocean Climate Change with Argo
1
1
1
S Pouliquen , G Obolensky , R Cancouët and Euro-Argo partners
1
Euro-Argo ERIC, Brest, France
Depuis Mai 2014 l’Infrastructure de Recherche Euro-Argo est devenue une entité légale européenne
(ERIC Euro-Argo) dont les membres sont les pays signataires. L’objectif de l’ERIC Euro-Argo est
d’organiser sur le long terme la contribution européenne au programme international. Argo est un
réseau d’observation in situ très important tant pour les applications d’océanographie opérationnelles
que pour la recherche sur le climat. A ce titre Euro-Argo est un élément essentiel de l’infrastructure insitu nécessaire au Service Marin de COPERNICUS.
Cependant, sans l’aide de la Commission Européenne les partenaires de l’ERIC Euro-Argo ne
peuvent seuls maintenir en opération 1/4 du réseau global. C’est pourquoi la commission européenne
via la DG-MARE a sollicité l’ERIC Euro-Argo pour monter le projet MOCCA (Monitoring the Ocean
Climate Change with Argo) qui vise à acheter, déployer et traiter en temps réel et différé 150
nouveaux flotteurs T&S en 2016-2017. Dans le poster nous détaillerons le contenu du projet, les
interactions avec la communauté scientifique européenne pour déployer et traiter ces flotteurs en
répondant à la fois aux besoins de la communauté internationale mais également européenne, que ce
soit pour les besoins opérationnels de Copernicus ou les besoins de recherche.
52. Performance and quality assessment of the 1992-2015 GLORYS2V4 ocean reanalysis
1
1
2
1
1
1
1
L. Parent , G. Garric , E. Greiner , O. Legalloudec , C. Régnier , C. Bricaut , B. Levier , M. Drévillon
1
and Y. Drillet
1
2
CLS, Ramonville Saint Agne, France
1
Since almost one decade, Mercator Ocean develop and produce Global Ocean Reanalysis with a 1/4°
resolution system. Based on the NEMO platform and driven by the ERA-Interim atmospheric
reanalysis, observations are assimilated by a reduced-order Kalman filter. The SAM2 (Système
d'Assimilation Mercator version 2) use in-situ CORA data base, altimetric data from AVISO, AVHRR
sea surface temperature and CERSAT sea ice concentration to constrain the ocean and sea ice
model. Specific attention has been devoted to correction of the precipitation flux, mass balance and
initial conditions in order to obtain a more continuous simulation during the 1990's – 2010's time
period. The presentation will show the general behavior of the system, improvements in terms of
temperature or salinity trends, and some shortcomings of the system, sometimes due to the scarcity of
observations.
27
53. Minimum/maximum et moments statistiques: cohérence et application au contrôle
qualité automatique
Jérôme Gourrion, Tanguy Szekely
Nous présentons le résultat de travaux récents d’analyse statistique de jeux de données historiques
de température et salinité à l’échelle de l’Océan global. Dans ce travail, les moments statistiques
classiques (i.e. moyenne, variance, skewness et kurtosis) ainsi que les valeurs minimum/maximum
sont estimés localement sur une grille géographique de surface homogène. Un contrôle qualité
spécifique basé sur la continuité spatiale est appliqué aux champs de valeurs minimum/maximum
entre 0 et 2000 décibars, permettant une forte réduction des erreurs aléatoires. Des biais sur
l’estimation des moments dus à un échantillonnage incomplet des distributions sont mis en évidence.
Après correction de ces biais, une relation empirique systématique entre moments statistiques et
minimum/maximum est mise en évidence. En tirant parti de cette cohérence entre paramètres divers,
nous montrons comment il est possible d’améliorer la robustesse de la description des distributions
statistiques. Finalement, nous présentons une méthode de détection de données erronées qui ne fait
aucune hypothèse sur la forme des distributions locales de T/S et permet d’améliorer de manière
significative l’efficacité des méthodes automatiques de contrôle qualité basées sur la comparaison
locale à un jeu de données historique.
54. The intraseasonal equatorial Kelvin wave activity during El Niño
1
2
3,4
5
Boris Dewitte , K. Mosquera , M. Ramos , C. Bricaud and Gilles Garric
1
2
Instituto Geofisico del Peru, Lima, Peru
3
Centro de Estudios Avanzados en Zonas Áridas, La Serena, Chile
4
Universidad Catholica del Norte, Coquimbo, Chile
5
MERCATOR-Ocean, Toulouse, France
5
The relationship between ENSO (El Niño Southern Oscillation) and the intraseasonal atmospheric
variability in the tropical Pacific remains unclear, although intense intraseasonal Kelvin wave (IKW)
activity, the oceanic expression of intraseasonal atmospheric variability along the equator, has been
usually observed prior to strong El Niño developments. Here we present results of an analysis of the
IKW from a Mercator simulation, highlighting differences between strong and moderate El Niño events.
It is shown that the characteristics of the IKW in the eastern Pacific are tightly linked to the slope of the
thermocline that is maximum around 120°W. There the IEKW can undergo a significant dissipation
associated to modal dispersion. We will discuss implications of our results for understanding why 2014
was not an El Niño year despite the favourable conditions, and the development of the 2015 El Niño
event.
55. Meso and submesoscales in the tropics: observability from altimetric and modelled
SSH
1
1
1
1
Michel Tchilibou , L. Gourdeau , F. Marin , and R. Morrow
1
LEGOS, 14 av. Ed. Belin 31400 Toulouse
Meso and submesoscale dynamics are particularly studied in the mid latitudes where QG and SQG
theories are well suited, and fewer studies exist in the tropics where such theories fail at the equator.
The tropics are distinguishable from mid latitudes with a small Coriolis parameter vanishing at the
equator, and large Rossby radius. These peculiarities are at the origin of a dynamic that strongly
responds to the wind forcing through tropical waves propagating zonally, and of a large range of
wavenumbers for meso and submesoscales interactions. The main tropical meso and submesoscales
features are associated with Tropical Instability Waves (Marchesiello et al., 2011), but coherent
vorticity structures also span the tropical band, as described by Ubelmann and Fu (2011). Such
studies are based on modeled velocity analysis, and questions remain on the SSH signature of these
28
tropical structures, and their observability with satellite altimetry. There is also a discrepancy in the
spectral slope for wavenumber spectrum of SSH between altimetry and models in the tropics
(Richman et al., 2012), and understanding this discrepancy, and the surface signature of these
structures is of interest in the context of the next SWOT mission. In this poster, we revisit the meso
and sub mesoscale dynamics in the tropics using 1/36° regional and 1/12° global resolution models of
the tropical Pacific, and compare the modelled surface characteristics with an analysis of along track
altimetric data. We focus on EKE and SSH signatures in different range of wavelengths. Their
wavenumber spectra are computed in different dynamic boxes and the corresponding spectral slopes
representative of the tropical meso-submesocales are evaluated. We attempt to discriminate between
the geostrophic and ageostrophic components.
56. Etat des lieux quant à la modélisation explicite de la marée globale avec NEMO
Jérôme Chanut (1), Romain Bourdallé-Badie (1), Ariane Koch-Larrouy (2), Florent Lyard (2)
(1) Mercator Océan - Toulouse
(2) LEGOS - Toulouse
La modélisation explicite de la marée est désormais affichée comme une composante majeure des
futurs systèmes opérationnels globaux à Mercator Océan. Le cœur numérique de NEMO a par ailleurs
largement évolué dans cette direction, en améliorant la représentation temporelle des ondes de
gravité mais aussi en développant des coordonnées verticales à même "d'absorber" les hautes
fréquences temporelles et de limiter l'érosion numérique associée. Outre la stratégie d'implémentation,
ce travail expose les différents tests conduits pour évaluer la sensibilité et la robustesse de certains
aspects numériques du code dans cette optique (diffusion temporelle, mode-splitting et coordonnées
lagrangiennes "z-tilde"). Dans un premier temps la marée barotrope simulée à l'échelle globale est
étudiée. Les résultats sont comparés, comme il est d'usage, aux solutions de modèles assimilant
l'altimétrie mais aussi aux simulations sans assimilation issues du modèle HYCOM, le plus avancé en
la matière
57. La cellule Opérationnelle Déploiement
Nathanaële Lebreton (1), Noé Poffa (2)
(1) SHOM, (2) IFREMER/COA
Sur le site IFREMER de Brest, la cellule Opérationnelle Déploiement (COA) est le soutien instrumental
au réseau ARGO France de Coriolis. Composé de deux personnes (SHOM, N.Lebreton et IFREMER,
N.Poffa), la cellule assure le soutien aux équipes scientifiques utilisateurs de profileurs ARGO.Leur
travail consiste après avoir recetté et qualifié chacun des instruments (80 par an), chercher des
supports de déploiement dans des zones/bassins proposées par la cellule R et D de Coriolis ou par le
comité de pilotage ARGO France.
Certains flotteurs sont attribués dans le cadre de l’AO GMMC (5 à 15 par an). Une fois les flotteurs
alloués dans le cadre GMMC, une prise de contact puis des taches avec des rôles bien définis se
mettent en place entre la cellule et le PI demandeur.
Ce poster a pour but de faire connaître:
- Les types d’instruments qui peuvent être demandés dans le cadre de l’AO,
- Le travail de la cellule et ce qui lui est propre:
En amont: commande, échanges/discussion avec NKE, planifications des livraisons, recette,
stockage, expéditions
La transmission de la documentation: protocoles de mise à l’eau et fiche de mise à l’eau.
En Aval: déclaration en base des profileurs et suivi à la mer.
- Les taches qui sont discutées avec le PI: gestion de transformation d’instruments, les
programmations des instruments, le planning de mise à disposition, le TD.
Cela dans le but de faire connaître les contraintes et la façon de travailler de la cellule afin de mettre à
disposition le matériel dans les meilleures conditions, se répartir les rôles et éviter des complications.
Le Poster refera un historique sur les campagnes GMMC passées (jusqu’en 2015) et ce qui aura lieu
cette année (c’est à dire les projets retenus pour 2016).
29
58. Les campagnes océanographiques au service de l'océanographie opérationnelle
Rémy Baraille, Xavier Carton, Stéphanie Corréard, Franck Dumas, Cyril Lathuilière, Stéphanie
Louazel, Annick Pichon, Alexandre Stegner.
SHOM
Le SHOM dispose d’une capacité d’observations à la mer qu’il met annuellement en œuvre sur les
zones d’intérêt de la Défense Nationale dans un but d’exploration fine de théâtres stratégiques
d’opérations (Pous et al 2004a,b) ou pour des objectifs recherche ciblés sur des processus (Pichon et
Corréard, 2006) qui vise à l’amélioration de ses systèmes d’analyse et de prévision en temps réel.
Le service hydrographique et océanographique de la marine réalise ses campagnes seul (lorsque les
enjeux sont couverts par le secret) ou en partenariat plus ou moins fort avec la communauté nationale
comme ce fut le cas de la campagne POMME élaborée de conserve dans le cadre du programme
national PATOM, prédécesseur de LEFE, (Légal et al, 2007).
La plupart du temps, le SHOM recherche autour de ces expérimentations in situ des synergies à
géométrie variable selon les thèmes et les régions avec les organismes nationaux; ces synergies
peuvent être privilégiées comme avec Météo France (e.g. Renaudié et al 2011) ou plus épisodiques.
On illustrera les expériences en cours par une série de campagnes conduites en Méditerranée
(PROTEVS MED) et dans le nord ouest de l’océan indien (PHYSINDIEN). Ces campagnes sont et
seront valorisées dans le cadre du projet Dyned Atlas (PI Alexandre Stegner), soutenu par l’ANR, qui
vise:
 d’une part à qualifier, inter-comparer et valider des outils diagnostics de détection et de suivi
structure cohérentes,
 d’autre par à établir un atlas typologique et dynamique des tourbillons océaniques de
moyenne échelle en mer d’Arabie et Méditerranée.
Ce projet s’appuiera, outre les campagnes in situ, sur les données du réseau ARGO et l’altimétrie. Cet
atlas constituera une base de données unique sur la dynamique des tourbillons de longue durée de
vie, de leur zone privilégiée de formation sur ces deux régions. Il y sera un outil précieux de
qualification des systèmes de modélisation.
59. Bias correction of SMOS Sea Surface Salinity in a Global Ocean Forecasting System at
1/4°.
Benoît Tranchant, Eric Greiner and J.M Lellouche
MERCATOR-Ocean - Toulouse
Improving the SSS data assimilation is a key issue to better understand the surface freshwater budget
(evaporation, precipitation and runoff) in the ocean forecasting systems. It is also a key issue to better
constraint various scales coming from different SSS satellite data. SSS has been measured from
space for the past 6 years with SMOS and Aquarius missions. Nevertheless, few data assimilation
experiments have been realized and it is largely due to large errors and biases in the data. Our
previous SSS data assimilation studies have shown that removing the systematic bias was a key
issue. In this study, we propose to estimate and remove the large scale bias with the operational
ocean forecasting system at 1/4°. The bias correction method is based on a 3D-Var method already
used for correcting the model bias with in-situ data. Results show that unbiased SMOS data may have
a positive impact. It helps to fill the gap in particular in the tropical convergence zones.
60. Impact of ocean-sea-ice modelling uncertainties on the reliability of ensemble
simulations
Christophe Calone, Jean-Michel Brankart, Pierre Brasseur
LGGE/MEOM, BP50, 38041 Grenoble
The general framework of this study is to participate to the development of operational forecasting
systems of sea ice properties. One difficulty of these systems is related to the presence of various
sources of uncertainties in sea ice dynamical behaviours. To cope with this difficulty, our objective in
this work is to perform ensemble simulations explicitly simulating uncertainties in the sea ice modelling
30
system, and use probabilistic scores to evaluate the consistency between these simulations and sea
ice observations. For that purpose, a generic module has been implemented in our model (NEMO3.5
coupled with LIM2), to simulate a large variety of possible uncertainties. As a first approach, ensemble
simulations have been performed to evaluate the impact of uncertainties in ice strength, in ice/ocean
and ice/atmosphere drags coefficients, and in the atmospheric forcing. These ensemble simulations
have then been compared to ice concentration and ice thickness observations using objective
probabilistic scores (like the rank histogram and CRPS score). With reliable ensemble simulations (i.e.
statistically consistent with observations), it is indeed expected that we can better investigate the
impact of sea ice uncertainties on the ocean circulation (e.g. mixed layer depth) and better assimilate
sea ice observations using ensemble assimilation techniques.
61. Assimilation variationnelle de données
configuration Nord-Atlantique au 1/4°
de
données
altimétriques
pour
une
Pierre-Antoine Bouttier, P. Brasseur, G. Candille, J.-M. Brankart, F. Garnier
LGGE/MEOM, BP53, 38041 Grenoble
Les objectifs principaux du projet SAM-NG soutenu par le GMMC sur 2015 et 2016 sont (i) de
développer une plateforme d'assimilation réaliste, composée de la configuration NATL025 (NordAtlantique au 1/4°) du modèle NEMO et des noyaux d'assimilation SESAM (méthodes séquentielles)
et NEMOVAR (méthodes variationnelles) ; (ii) d'évaluer les performances du 4D-VAR incrémental,
utilisant les outils NEMO-ASSIM dans ce contexte réaliste ; (iii) d'explorer la qualité des solutions
obtenues à partir des différents noyaux d'assimilation du point de vue de leur capacité à transporter
des traceurs et enfin (iv) de préparer les méthodes d'assimilation qui seront nécessaires pour
construire la prochaine génération de l'outil SAM à l'horizon 2020. Dans ce poster, la plateforme
d'assimilation sera présentée dans son ensemble (modèle et méthodes d'assimilation implémentée).
Cette plateforme intègre le modèle linéaire tangent et adjoint de NEMO3.4 qui sera utilisé pour la
première fois dans un cadre d'assimilation réaliste « eddy-resolving ». Une vue d'ensemble des
expériences réalisées ou en cours sera détaillée. Enfin, nous présenterons les premières études des
capacités du 4DVAR incrémental à contrôler la trajectoire du modèle à l'aide d'observations
altimétriques, à l'aide de premiers diagnostics portant sur deux axes identifiés : (i) la réduction de
l'écart aux observations entre la trajectoire d'ébauche et celle analysée ; (ii) La comparaison des
trajectoires analysées obtenues par 4DVAR incrémental et par filtrage SEEK incluant une
modélisation stochastique de l'erreur-modèle (Candille et al, 2015). Ce travail sera réalisé sur la base
d'une expérience réaliste pour la configuration NATL025 sur la période 2005-2006, en assimilation
des observations along-track issues des altimètres Jason-1 et Envisat. Nous présenterons également
les perspectives d'utilisation du 4D-VAR en mode lisseur appliqué à une trajectoire résultant d'un
premier filtrage séquentiel de type SEEK.
62. La qualité scientifique des produits temps réel à Mercator Océan. (voir No 41)
Charles Desportes, Bruno Levier, Charly Régnier, Marie Drévillon
Dans le cadre du Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS), Mercator Océan
fournit quotidiennement des analyses et des prévisions de l’état de l’océan en temps réel et sur
l’ensemble du globe. La qualité scientifique des produits est mesurée et suivie grâce à une série
d’outils qui comparent les sorties des systèmes aux différentes sources d’observations, ce qui permet
de repérer et de quantifier les atouts et les faiblesses des modèles ainsi que du système d’assimilation
de données. Cette présentation se concentrera d’abord sur les performances des systèmes sur
l’année 2015 : les systèmes globaux au quart et au douzième de degré, le zoom Atlantique Nord –
Méditerranée au douzième de degré et enfin la façade Atlantique Nord-Est au trente-sixième de
degré. Les systèmes seront comparés entre eux, les erreurs seront quantifiées par bassins, par
variables, en montrant éventuellement leur évolution dans le temps, pour illustrer le protocole de
validation en temps différé à Mercator Océan. Quelques phénomènes océaniques observés dans les
années précédentes seront également abordés, pour illustrer de plus longues échelles de temps.
31
63. An Observing System Simulation Experiment to evaluate the impact of SWOT in a
regional data assimilation system.
Mounir Benkiran, E. Greiner , E. Remy, Y. Drillet and P.Y. Le Traon
The paper evaluates the impact of the future Surface Water and Ocean Topography mission (SWOT)
on a high resolution ocean analysis and forecasting system. An Observing System Simulation
Experiment (OSSE) is carried out with a high-resolution (1/12°) ocean analysis and forecasting system
over the "Iberian-Biscay-Irish" (IBI) area, with tides included. The model is driven by high-frequency
(3h) meteorological forcing data including atmospheric pressure. To simulate a "real" ocean and
SWOT observations, we use a high resolution (1/36°) model run with different forcings and physics
parametrization. The assimilation system is able to ingest 10 times more data than conventional
altimeters. The results are better with SWOT (with a nadir altimeter) than with 3 conventional
altimeters. The benefit is stronger in the Mediterranean Sea and in coastal areas. The system is able
to sustain the right level of meso-scale activity in spite of the SWOT repetitivity. SWOT swaths help
the assimilation to createless artificial extrapolation than within the gaps of the conventional altimeters.
64. Adaptive tuning of observational errors in the forthcoming Copernicus Marine Service
global ocean monitoring and forecasting real-time system
Jean-Michel Lellouche, E. Greiner, M. Benkiran
The prescription of observation errors in the assimilation systems is often too approximate. For this
reason, we started at Mercator Ocean, to develop and adapt diagnostic proposed by Desroziers in
2005. This diagnostic consists in the computation of a ratio which is a function of observation errors,
innovations and residuals. It helps to identify inconsistency on the specified observation errors. The
objective of this diagnostic is to improve the error specification by tuning an adaptive weight coefficient
acting on the error of each assimilated observation. Some experiments aimed at tuning satellite Sea
Level Anomaly (SLA) and Sea Surface Temperature (SST) observations errors have been conducted.
For the SLA, the a priori prescribed observation error is globally greatly reduced. The median value of
the error changed from 5cm to 2.5cm in a few assimilation cycles and allows for better results. For the
SST, we chose to maintain the median value of the error to 0.4°C. The spatial distribution of the SST
error follows the model physics and atmospheric forcing. Either for SLA or SST, we improve the
performances of the system using this adaptive tuning. It allows us to have more realistic and evolutive
observations errors maps which can provide valuable support to space agencies.
65. Impact de différents jeux d'observation altimétrique dans les systèmes Mercator via
l'utilisation d'OSSE
Simon Verrier, Elisabeth Remy et Pierre-Yves Le Traon
Mercator Ocean must adapt its modeling and data assimilation systems regarding new measurements
technologies. As satellite altimetry is one of the major observing systems to constrain ocean models, it
is a main concern to assess the impact of the current and future altimeter constellation. The study is
based on the OSSE's (Observing System Simulation Experiments/Observing System Experiments)
methods. OSSEs are carried out with a global 1/4° modeling and data assimilation system similar to
the operational one but using simulated dataset of observations (altimetry here) in order to assess
their contribution and to test the sensitivity of results to different parameters (errors, observation
density, type of observations). The SAR technology allows a lower measurement noise close to 1 cm
and much better than the LRM's 3cm noise. It is important to assess and quantify its impact on
operational systems with data assimilation. Simulated data sets are extracted from a global free 1/12°
run and assimilated in the global 1/4° modeling and data assimilation system. Using the 1/12°
simulation is justified by the fact that mesoscale variability is better represented than in a 1/4° one.
32
The same kind of experiments is also conducted but this time studying the behaviour of the systems
with an observation array composed by a coarser argo float in WBC as prescribed by JCOMMOPS
The main goal is to assess how the reduction of measurement noise (SAR/LRM) and number of
satellites impact the analysis and forecast errors at global and regional (i.e. Gulf Stream, Agullas
Current) scales and also the impact of more numerous in situ measurements in the WBC.
66. Observation impact studies with the Mercator Ocean analysis and forecasting systems
Mathieu Hamon, Elisabeth Rémy, Jean-Michel Lellouche, Victor Turpin, Olivier Legalloudec, PierreYves Le Traon
The quality of Mercator Ocean analysis and forecasts highly rely on the availability and quality of the
assimilated observations. Tools are developed to estimate the impact of the present network and to
help designing the future evolutions of the observing systems in the context of near real time
production of ocean analysis and forecasts. OSE and OSSE are the main approaches used in this
context. They allow the assessment of the efficiency of a given data set to constrain the ocean model
circulation through the data assimilation process. Illustrations will mainly focus on the present and
future evolution of the Argo observation network and altimetry constellation. Our systems show clear
sensitivities to observation array changes, mainly depending on the specified observation error and
regional dynamic. Impact on non-observed variables can be large and are important to evaluate.
Dedicated diagnostics has to be define to measure the improvements bring by each data set.
Alternative approaches to OSE and OSSE are also explored: approximate computation of DFS will be
presented and discussed.
67. Optimizing observation networks combining ships of opportunity, gliders, moored
buoys and FerryBox in the Bay of Biscay and English Channel
Julien Lamouroux, Guillaume Charria, Pierre de Mey, and Matthieu Le Hénaff
Designing optimal observation networks in coastal oceans remains one of the major challenges
towards the implementation of future Integrated Ocean Observing Systems to monitor the coastal
environment. In the Bay of Biscay and the English Channel, the diversity of involved processes
requires to adapt observing systems to the specific targeted environments. Also important is the
requirement for those systems to sustain coastal applications. An efficient way to measure the
hydrological content of the water column over the continental shelf is to consider ships of opportunity.
In the French observation strategy, the RECOPESCA program, as a component of the High frequency
Observation network for the environment in coastal SEAs (HOSEA), aims to collect environmental
observations from sensors attached to fishing nets. In the present study, we assess that network
performances using the ArM method (Le Hénaff et al., 2009; Lamouroux et al., 2016; Charria et al.,
2016). A reference network, based on fishing vessels observations in 2008, is assessed using that
method. Moreover, three scenarios, based on the reference network, a denser network in 2010 and a
fictive network aggregated from a pluri-annual collection of profiles, are also analyzed. Two other
observational network design experiments have been implemented for the spring season in two
regions: 1) the Loire River plume (northern part of the Bay of Biscay) to explore different possible
glider endurance lines combined with a fixed mooring to monitor temperature and salinity and 2) the
Western English Channel using a glider below FerryBox measurements. These experiments
combining existing and future observing systems, as well as numerical ensemble simulations, highlight
the key issue of monitoring the whole water column in and close to river plumes (e.g. using gliders),
the efficiency of the surface high frequency sampling from FerryBoxes in macrotidal regions and the
importance of sampling key regions instead of increasing the number of Voluntary Observing Ships.
33
68. Downscaling model errors in the Bay of Biscay
Malek Ghantous, Nadia Ayoub, Pierre De Mey
LEGOS Toulouse
Our aim is to obtain the best estimate of the ocean state in a downscaled coastal model, to which end
we are employing an ensemble data assimilation strategy. This involves combining information from
the ocean state and uncertainties in the parent run, local observations, and responses of the child
model to local forcing uncertainties. To understand and characterise the main model uncertainties we
run ensembles of model experiments for a coastal region over a continental shelf in the Bay of Biscay.
The ensembles are formed by perturbing the wind forcing and by applying open boundary conditions
from an ensemble of lower resolution experiments. This technique allows us to explore model
uncertainties more broadly than if we only perturbed the wind, in which case the processes driven
mainly by forcing from the open boundaries would remain comparatively unchanged across ensemble
members. The next step is to perform a twin experiment, where the synthetic data is assimilated into
the model using an ensemble Kalman filter.
69. Stochastic Coastal/Regional Uncertainty Modelling: insights from ensemble sensitivity
experiments.
Vassilios Vervatis, Pierre De Mey, Nadia Ayoub, Charles-Emmanuel Testut and Sofianos Sarantis
The present work has been recently initiated by the University of Athens and LEGOS/CNRS research
teams, within the CMEMS Service Evolution framework. The project entitled Stochastic
Coastal/Regional Uncertainty Modelling (SCRUM) aims at strengthening CMEMS in the areas of
ocean uncertainty quantification, ensemble consistency verification and ensemble data assimilation. In
a first step, we focus on estimating ocean/ecosystem uncertainties in a high-resolution Bay of Biscay
configuration, a sub-domain of the IBI-MFC within CMEMS. In future steps, we will assess the
consistency of ensembles against observations, within CMEMS infrastructure. Feedback from the
consistency analysis will be used to re-asses the stochastic protocols and showcase the use of
ensemble-modelled uncertainties in a pilot data assimilation exercise. Preliminary results highlight our
efforts to consolidate up-to-date stochastic modelling approaches. In particular, we generate
ensembles using AR (Auto-Regressive) processes implementing an SPPT (Stochastic
Parameterization of Perturbed Tendencies) scheme, following the work of Brankart et al., (2015).
Further advancement of the method includes techniques suitable to discriminate error regimes in
coastal high-resolution configurations. For this task, we have developed a generic method of
introducing perturbations (a) with variable and anisotropic correlation length and (b) aware of land-sea
mask, by solving an elliptic Gaussian equation. Finally, we explore coastal uncertainties due to
erroneous atmospheric forcing (i.e. the wind, air temperature, sea level pressure, precipitation), as well
as boundary parameterized variables (i.e. air-sea interaction and bottom drag coefficients).
70. The coastal impact of the 2015-2016 El Niño off Peru : preliminary results from a glider
cruise and regional modelling experiments
1
1,2
2
2
1
1
2
Vincent Echevin , Colas F. , Correa D. , Guttierez D. , Pous, S. , Aumont O. , Espinoza D. ,
1
4
3
3
3
3
3
Testor, P. , H. Demarcq , Fuda J.-L. , Benabdelmoumene H. , Bachelier C. , M. Campos , Ortlieb
1
1
L and A. Sifeddine
1
2
3
4
LOCEAN, UPMC/IRD/CNRS, France,
IMARPE, Peru,
Division Technique INSU, France,
MARBEC, France
The El Niño phenomenon has had a profound impact on the coastal circulation and ecosystems off the
Peruvian coasts (e.g Barber and Chavez, 1982). When equatorial Kelvin waves reach the coasts of
South America, the thermocline/nutricline deepens abruptly, which halts the nearshore upwelling of
nutrient-replete waters and the associated primary productivity, triggering huge modifications at all
levels of the trophic chain. The nearshore circulation is strongly modified due to the presence of an
intense surface poleward current transporting anomalously warm, nutrient-depleted waters. The 2015-
34
2016 El Niño event being one of the most intense ever recorded, we describe the impact of this event
on environmental conditions (hydrology, productivity and oxygen concentration) in the north Peru
shore. We investigate the processes which occur during the event using both recent argo floats,
saltellite data, glider and ship measurements and a high-resolution, regional model forced by orca12
output. The recent El Niño event is contrasted with the previous, very intense El Niño event, which
occurred in 1997-1998.
71. Observation de la dynamique de la salinité de surface : Apport des mesures faites par
SMOS
Audrey Hasson, Jacqueline Boutin, Gilles Reverdin, Alexandre Supply, Rosemary Morrow , Tong Lee,
Frederick Bingham, Tom Farrar
LOCEAN - Paris
Plus de 6 ans d’observations de la salinité de surface (SSS) grâce à la mission satellitaire « Soil
Moisture Ocean Salinity » (SMOS) permettent aujourd’hui d’étudier sa distribution et sa variabilité de
l’échelle régionale à la méso-échelle. Les validations récentes des SSS SMOS montrent une précision
à des échelles typiquement 100km-1mois de l’ordre de 0.15-0.2, une fois que les erreurs
instrumentales systématiques et les forts évènements de précipitations sont correctement filtrés. La
variabilité intra-saisonnière de la SSS est étudiée pour la période de 2010 à 2015 dans la zone de
convergence intertropicale (ZCIT) du Pacifique Nord Est, en lien avec les évènements pluvieux et
avec la dynamique océanique. La signature des évènements pluvieux est très importante sur les SSS
estimées par SMOS. En effet, les mesures SMOS échantillonnent le premier centimètre de la surface
océanique (de l’ordre de -0.2pss/mm/hr) qui est sensible aux précipitations très intermittentes et au
mélange vif de l’océan de surface. L’année 2015 apparait très anormale par rapport aux années
précédentes : plus dessalée et plus pluvieuse. De plus, une analyse spectrale des mesures faites par
SMOS, centrée autour 10ºN a mis en avant une propagation dominante à méso-échelle entre 50 et
150 jours et entre 10 et 20 degrés de longitude. Cette variabilité est cohérente avec celles observées
par les anomalies de niveau de la mer et courants méridiens (par ex. AVISO). Elle est associée à des
tourbillons formés à la côte d’Amérique Centrale et se propageant vers l’ouest du bassin dans le
cisaillement du système de courants tropicaux (NEC et NECC). Ces tourbillons se déplacent à une
vitesse d’environ 17 cm/s, en cohérence avec les ondes de Rossby à cette latitude. La connaissance
de la dynamique océanique de la région est primordiale pour comprendre les interactions entre flux de
surface et SSS ainsi que pour caractériser la capacité de SMOS à observer des structures à mésoéchelle. Dans la continuité de la campagne expérimentale SPURS (Salinity Processes in the Upper
Ocean Regional Study), SPURS-2 se tournera en 2016 et 2017 sur la ZCIT (autour de 10ºN et 125ºW)
pour comprendre l’impact de l’apport d’eau douce dans le bilan de sel (SPURS-2 White Paper,
http://spurs2.jpl.nasa.gov). En amont de la mission SPURS-2, SMOS nous renseigne sur le contexte
de la SSS et de la variabilité qui sera présente dans les mesures. La mission sera rapidement décrite
dans cette présentation.
72. Modélisation réaliste à haute résolution de la formation d'eau dense en Méditerranée
nord-occidentale (programmes MerMex et HyMeX) (voir No21)
Claude Estournel (1), Louis Prieur (2) , Pierre Testor (3), Fabrizio d'Ortenzio (2), Pascal Conan (2),
Patrick Marsaleix (1)
(1)Laboratoire d'Aérologie - O.M.P. - 14 avenue Edouard Belin - 31400 – TOULOUSE
(2) LOV Villefranche sur Mer
(3) LOCEAN Paris
Une simulation à 1 km de résolution a été réalisée avec le modèle SYMPHONIE pour modéliser
l'évolution de la stratification de la Méditerranée nord-occidentale de l'été 2012 à l'hiver 2013. Une
étude de sensibilité aux conditions initiales montre que la justesse de la stratification estivale est un
point majeur pour simuler la convection hivernale. La campagne annuelle du service d'observations
MOOSE riche d'une centaine de profils CTD s'est avérée cruciale pour améliorer à l'échelle du sous
bassin les analyses opérationnelles MERCATOR. La simulation a été validée en automne à l'aide des
observations de température acquises dans les 100 premiers mètres sous la bouée Lion puis en hiver
à l'aide des observations profondes de la campagne DEWEX et des plateformes autonomes
déployées par les programmes HyMeX et MerMex. Un bilan de chaleur et d'eau a ensuite été réalisé
35
sur la zone de convection à partir de la simulation. Ce bilan révèle l'importance des processus
frontaux en automne lorsque le vent interagit avec le front Nord-Baléares produisant ainsi une
contribution importante à la destratification de la zone. En hiver, le bilan contribution de l'advection
latérale qui au contraire restratifie la zone.
73. Prise en compte de l'effet des vagues dans Nemo à l'échelle globale
Stéphane Law Chune (1), Lotfi Aouf (2), Guillaume Reffray (1), Romain Rainaud (1)
(1) Mercator-Océan, Toulouse
(2) Metéo France
Météo France a été choisi par le CMEMS afin d'assurer la fourniture des prévisions de vagues à
l'échelle globale (modèle MFWAM). Une volonté prochaine est d'assurer d'un lien physique fort entre
les champs de vagues et d'océan diffusés par le service. Ce lien peut être mis en place via des
processus d’interaction courant-vagues « classiques », que nous étudions ici à l’échelle globale.
L'impact de trois termes de couplage sont ici estimés : un stress de surface corrigé par la croissance
du champ de vague, une turbulence lié au déferlement et enfin l'introduction des vitesses de Stokes
dans le terme de Coriolis. Les tests sont réalisés dans une configuration océanique libre proche de
l'opérationnel de Mercator au 1/4° (NEMO3.6, grille ORCA025, 50 niveaux), forcée par les analyses
du CEP (1/8°, 3h) et les prévisions de MFWAM (1/4°, 3h). L'année 2013, présentant une activité
cyclonique particulièrement intense, a été choisie pour réaliser ces premiers tests
74. Ocean response and feedback to tropical cyclones
Swen Jullien, Patrick Marchesiello, Christophe Menkes, Jérôme Lefèvre, Nicolas Jourdain, Matthieu
Lengaigne, Guillaume Samson
Tropical cyclone (TC)-ocean interactions are essential for cyclone formation and evolution. Surface
cooling is observed in the cyclone wake and is expected to exert a negative feedback to the storm
intensity. Its quantification is assessed with a coupled regional model of the southwest Pacific
developed for present climate simulations at mesoscale resolution. The feedback of the ocean
response is investigated for the first time by comparing 20-year forced and coupled experiments. This
provides statistically robust experiments filling a gap between coarse-resolution and short-term
studies. The results highlight the neglected role of three-dimensional dynamics in the ocean and the
atmosphere and tend to contradict the extreme estimations made from simple theoretical models.
Previous estimates, that neglect the upwelling process and ocean warm anomaly re-emergence by
winter entrainment, overestimate the TC-induced local heat uptake by the ocean. In addition, regional
oceanography strongly modulates TC-ocean coupling. It is stronger in the Coral Sea that has shallow
mixed layer and numerous eddies but extremely weak in the warm pool that has deep mixed layer,
thick barrier layer and no mesoscale activity. The TC intensity distribution is significantly affected by
ocean-atmosphere coupling but the SST feedback is of moderate amplitude (5-15 hPa/Celsius)
compared with theoretical models. Our analysis contradicts the direct thermodynamic control of TC
intensification by surface moisture fluxes in favor of a storm-scale dynamic control.
75. Une nouvelle paramétrisation des coefficients
l’atmosphère et la glace de mer dans NEMO
de
transfert
turbulents
entre
Guillaume Samson, Gilles Garric et Clément Bricaud, Mercator-Océan
Mercator-Océan, Toulouse
Afin d’améliorer le calcul des flux turbulents de quantité de mouvement et de chaleur entre
l’atmosphère et la glace de mer, une nouvelle paramétrisation des coefficients de transfert turbulents a
récemment été introduite dans le modèle d’océan NEMO. Jusqu’à présent, un coefficient de transfert
unique et constant a été utilisé pour le calcul des flux turbulents de quantité de mouvement et de
chaleur entre la glace de mer et l’atmosphère. La nouvelle paramétrisation basée sur les travaux de
Lüp es et Gryani (2015) permet d’introduire une variabilité des coefficients de transferts qui dépend
de la stabilité atmosphérique au dessus de la glace, ainsi que de la concentration en glace de mer.
36
Différentes simulations régionales de l’Arctique au ¼° sont réalisées afin de comprendre l’influence de
cette nouvelle paramétrisation sur la glace de mer simulée par NEMO et le modèle de glace LIM3.
Nous présenterons les premiers résultats issus de ces nouvelles simulations.
76. Interactions océan-atmosphère-vagues en mer d’Iroise
1
1
1
1
1,2
Valérie Garnier , Joris Pianezze , Mickael Accensi , Thierry Reynaud , Marie-Noëlle Bouin , Louis
1
3
1
1
1
Marié , Françoise Orain , Mathieu Asseray , Fabrice Ardhuin , Jean-Luc Redelsperger
1
LOPS, Ifremer, 29280 Plouzané
La mer d’Iroise est une région macro-tidale typique de la façade atlantique soumise à des vents
d’Ouest. Elle est caractérisée par un front thermique saisonnier très marqué (front d’Ouessant) et des
vagues générées par un fetch important. En septembre 2011, une campagne à la mer a été menée
pour caractériser le front d’Ouessant d’un point de vue hydrologique et pour estimer l’impact de ce
front sur les flux atmosphériques. Pour déterminer les processus clés et l’impact des rétroactions entre
dynamiques océanique atmosphérique et de vagues à l’échelle côtière, les modèles de circulation
hydrodynamique côtière (MARS), atmosphérique (Méso-NH) et d'états de mer (WW3) ont été couplés
en utilisant OASIS-MCT.
Les expériences en forcé ont montré l’importance de la résolution du champ de température de
surface de la mer autour du front pour l’estimation des flux turbulents atmosphériques en surface et
dans la couche limite, l’état de mer ayant aussi un impact mais de degré moindre (Pianezze et al.
2016). Pour la dynamique des vagues et donc la rugosité de surface, les courants de marée sont
aussi cruciaux (Ardhuin et al, 2012). Si les forçages et la prise en compte des processus clés sont
déterminants pour le réalisme des simulations, quels sont les effets des rétroactions entre les
différents compartiments à l échelle côtière ? Une méthodologie d’expériences numériques a été
menée pour répondre à cette question et mettre en évidence les processus actifs dans ces
rétroactions. Pianezze J., J.L. Redelsperger, F. Ardhuin, F. Orain, Th. Reynaud, 2016: Atmospheric
response to oceanic front: High resolution study over the Iroise Sea. On progress to Q.J. Roy. Met.
Soc. Ardhuin F., R. Aron, F. Dumas, A-C. Bennis, A. Sentchev, Ph. Forget, J. Wolf, F. Girard, P.
Osunao, M. Benoit (2012). Numerical Wave Modeling in Conditions with Strong Currents: Dissipation,
Refraction, and Relative Wind. Journal Of Physical Oceanography, 42(12), 2101-2120. Publisher's
official version: http://doi.org/10.1175/JPO-D-11-0220.1
77. Titre: Une couche limite atmosphérique simplifiée basée sur des champs d’ajustement
Patrick Marsaleix, Léo Seyfried, Claude Estournel, Evelyne Richard
Laboratoire d'Aérologie, Toulouse
Le calcul des flux air-mer est un enjeu important pour la modélisation océanique. Les méthodes
courantes actuelles (flux prescrits par le modèle atmosphérique ou calculés à partir de formule bulk
utilisant la température et le courant de surface du modèle océanique) ne représentent pas ou peu les
mécanismes de rétroaction entre l’atmosphère et l’océan, conduisant à une représentation erronée
des échanges air/mer. Le couplage océan-atmosphère, considérée comme la solution idéale, est
néanmoins coûteux. Le développement de couches limites atmosphériques simplifiées suscite par
conséquent un fort intérêt. Outre la réduction du coût, un autre intérêt est de construire des champs
atmosphériques à la résolution du modèle océanique et donc d’être en mesure de représenter les
mécanismes d’échange air/mer à l’échelle de la meso ou submeso échelle océanique. L’approche de
la couche limite atmosphérique simplifiée SABL se distingue des autres propositions connues à ce
jour dans le fait qu’elle ne consiste pas à remplacer les champs des modèles atmosphériques
opérationnels habituels (ECMWF, ARPEGE,…) mais à compléter ces derniers par des champs
d’ajustement dont l’objectif est de prendre en compte l’effet de couplage entre l’atmosphère et l’océan.
Le raisonnement général qui inspire les équations est le suivant: dans une simulation non couplée où
le modèle océanique calcule lui même les flux air/mer à partir de formules bulk, ces derniers ne sont
pas identiques aux flux correspondants calculés dans la simulation météorologique. Ceci entraîne une
incohérence dans les bilans de chaleur, d’eau et de quantité de mouvement. Ces écarts de flux sont
utilisés pour forcer les équations des champs d’ajustement ayant pour objectif de rétablir la fermeture
des bilans. Deux niveaux de couplage sont proposés. SABL1 s’appuie sur 2 variables
bidimensionnelles représentant des ajustements de température et d’humidité spécifique moyenne de
37
la couche limite atmosphérique nécessaires au rétablissement d’un bilan de chaleur et d’humidité
cohérent. SABL2 ajoute en plus un bilan sur la quantité de mouvement basé sur deux équations
supplémentaires décrivant les 2 composantes horizontales de l’ajustement du vent moyen. Les
performances de SABL sont évaluées à partir de comparaison avec une simulation océanique
couplée au modèle Meso-NH.
78. Do the Amazon and Orinoco freshwater plumes really matter for hurricane-induced
ocean surface cooling ?
Olga Hernandez, Julien Jouanno, and Fabien Durand
LEGOS/IRD, Toulouse, France
Recent studies suggested that the plume of low-saline waters formed by the discharge of the Amazon
and Orinoco rivers could favor Atlantic Tropical Cyclone (TC) intensification by weakening the cool
wake and its impact on the hurricane growth potential. The main objective of this study is to quantify
the effects of the Amazon-Orinoco river discharges in modulating the amplitude of TC-induced cooling
in the western Tropical Atlantic. Our approach is based on the analysis of TC cool wake statistics
obtained from an ocean regional numerical simulation with 1/4º horizontal resolution over the 1998–
2012 period, forced with realistic TC winds. In both model and observations, the amplitude of TCinduced cooling in plume waters (0.3–0.4ºC) is reduced significantly by around 50–60% compared to
the cooling in open ocean waters out of the plume (0.6–0.7ºC). A twin simulation without river runoff
shows that TC-induced cooling over the plume region (defined from the reference experiment) is
almost unchanged (~ 0.03ºC) despite strong differences in salinity stratification and the absence of
barrier layers. This argues for a weaker than thought cooling inhibition effect of salinity stratification
and barrier layers in this region. Indeed, results suggest that haline stratification and barrier layers
caused by the river runoff may explain only ~ 10% of the cooling difference between plume waters and
open ocean waters. Instead, the analysis of the background oceanic conditions suggests that the
regional distribution of the thermal stratification is the main factor controlling the amplitude of cooling in
the plume region.
79. Cas test “ondes internes” COMODO
Florent Lyard (1), Patrick Marsaleix(2) et al.
(1) LEGOS – Toulouse
(2) LA - Toulouse
L’ANR COMODO a pour thème le développement de méthodes numériques dans les modèles
océaniques. Il contient un volet consacré à des cas test académiques permettant d’évaluer les
performances des modèles sur des processus physiques ciblés. Ce poster présente les principaux
résultats sur le cas test “ondes internes” de COMODO. Une originalité de cette étude est l’application
d’un modèle spectral 3D à ce cas de propagation d’ondes internes générées sur le talus continental
par une onde de marée semi-diurne. Le modèle spectral est comparé aux résultats obtenus par des
modèles aux équations primitives impliqués dans le projet COMODO, via l’analyse des amplitudes et
phases des différentes composantes modales baroclines, pour le courant, la pression et le flux
d’énergie.
80. Utilisation des courants Mercator dans le modèle de vagues côtier à haute résolution
de Météo-France
Alice Dalphinet(1), Lotfi Aouf (1), Christophe Bataille (2), David Ayache (2)
(1) Météo France, (2) SHOM
Un modèle de vagues côtier à haute résolution a été mis en place en opérationnel à Météo-France en
2015 dans le cadre du projet Homonim. Ce projet, financé par le Ministère de l'Ecologie (MEEM) et
mené par Météo-France et le SHOM, a vocation à améliorer la prévision des risques de submersion à
la côte, via notamment le développement d'un modèle d'état de mer côtier WaveWatch 3 (WW3). Ce
modèle, basé sur une maille irrégulière allant jusqu'à une résolution de 200 m à la côte, est alimenté à
38
ce jour par des forçages de vent du modèle atmosphérique de Météo-France, Arpège, et des
conditions aux limites fournies par le modèle régional de vagues MFWAM. Or le courant de surface,
non pris en compte actuellement dans la chaîne opérationnelle, est une donnée importante pouvant
influer significativement sur la propagation des vagues, et par conséquent l'estimation de la hauteur et
la période des vagues.
L'objectif de ce travail est d'étudier l'impact du forçage du modèle WW3 par les courants de surface
Mercator au 1/12° sur les côtes Atlantiques et Méditerranéennes. La prévision des états de mer est
améliorée notablement sur quelques bouées situées sur des zones avec un courant important. Il s'agit
d'un premier contrôle de l'impact des courants dans le modèle côtier. La validation des résultats avec
des données altimétriques a été effectuée sur une période de deux mois. Des simulations forcées par
les courants sur le futur modèle à haute résolution en Guyane sont particulièrement attendues. Le fort
courant régional de sud-est remontant l'Amérique du Sud explique en effet en partie les difficultés des
modèles de vagues à simuler l'état de mer.
81. High-Resolution modeling along the North-Western Mediterranean coasts using NEMO:
assessment and impact on the larger scale circulation
Amandine Declerck, Y. Ourmières, A. Molcard
Mediterranean Institute of Oceanography / Toulon University
This study takes place in the North-Western Mediterranean (NWM) part, along the var coast and its
islands area named " îles d'Or ", located between Nice and Marseille. This is a unique zone of interest
for several reasons as it features the major current of the area, named the Northern Current (NC).
First, for this zone, the NC is the major link between the Ligurian area (upstream) where the NC is
created and the Gulf Of Lions (GOL) area (downstream), carrying the main water characteristics of the
basin. Second, the NC current acts as a transport barrier between coastal and off shore waters,
conditioning water exchanges and therefore pollutants and biological materials transport. Third, NC
instabilities are known to take place in this transition zone, that are propagated downstream along the
GOL leading to potential intrusions of offshore waters onto the shelf. The main goal of the presented
work is to evidence the importance of a better representation of the circulation in this key area, and to
show how this could impact the overall dynamics in the entire NWM region. To address these
questions, a very high resolution configuration (1/192°) nested in an already existing high-resolution
configuration (1/64°) has been developed, using the NEMO model and the AGRIF package, in order to
assess the importance of small scale dynamics. Comparisons with HF RADAR and ADCP data show
that the very high resolution improves only weakly the mean NC positioning but can significantly
modify individual mesoscale events such as eddies and meanders, occurring in the zoomed area.
Furthermore, the coastal dynamics and episodic intrusions of a NC secondary branch along the coast
appear to be significantly enhanced, when they are usually missing in the coarser grid simulations. In
a second stage, the assessment of the feedback of this improved dynamics on the regional circulation
is shown, this being allowed by the 2-way coupling option of the embedded configuration.
Downstream, NC intrusions over the GOL shelf are better represented when compared to in-situ
measurements. This work reveals the potential interest of generating high resolution dynamics in a
restricted area to improve the circulation representation in a larger area, by means of a two-way
embedded configuration.
82. Modélisation couplée des surcotes et états de mer à très haute résolution sur les
Pertuis Charentais
Audrey Pasquet, Héloïse Michaud, Sophie Casitas, Laurie Biscara, Rémy Baraille, Didier Jourdan,
Denis Paradis
La modélisation des états de mer et des surcotes à très haute résolution sur les zones à risque des
façades métropolitaines est un des objectifs du projet HOMONIM (Historique, Observation,
MOdélisation des NIveaux Marins), qui vise à améliorer la prévision de l’aléa marin.
Un démonstrateur basé sur un couplage à très haute résolution entre les modèles opérationnels de
prévision de vagues WW3 (Ardhuin et al, 2010) et de surcote HYCOM (Bleck, 2002, Baraille and
Filatoff, 1995) a été mis en place.
39
La configuration présentée s’appuie sur une descente d’échelle dans les deux modèles permettant
d’atteindre une résolution de 30m sur la zone des Pertuis Charentais. Le coupleur Oasis est utilisé
pour réaliser l’imbrication entre la grille opérationnelle mère HYCOM et trois grilles filles curvilinéaires.
Les deux derniers niveaux de zooms HYCOM et une grille non structurée littoraleWW3 sont ensuite
couplés entre eux.
Les modèles utilisent une gamme de MNT à moyenne (500m), haute (100m) et très haute (20m)
résolution réalisée dans le cadre du projet (Biscara et al, 2015).
Plusieurs événements de tempêtes remarquables ayant touché les côtes Charentaises ont été
rejouées.
Les résultats de simulation pour la tempête Xynthia de Février 2010 seront plus spécifiquement
présentés.
83. Approximation de la dérive de Stokes pour toutes profondeurs
Valérie Garnier, Fabrice Ardhuin, Mickael Accensi, Charles Peureux
Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS)
UMR 6523 CNRS-IFREMER-IRD-UBO, IUEM http://www.umr-lops.fr
ZI Pointe du Diable, CS10070, 29280 Plouzané
Les vagues influent sur la circulation océanique, le mélange près de la surface et au fond, les flux à
l'interface air-mer et eau-sédiment. Depuis les années 2000, la convergence entre les modèles 2Dhorizontaux fondés sur les équations de Saint-Venant, Boussinesq ou autres et les modèles 3D aux
équations primitives ont abouti à une formulation adaptée aux modèles 3D, le mouvement moyen y
est forcé par des paramètres d'état de mer (McWilliams et al. 2004, Ardhuin et al. 2008). Un des
paramètres essentiel de cette formulation est la dérive de Stokes en 3D. Il est bien sûr possible de
prendre en compte le profil complet de cette dérive (Michaud et al. 2012, Delpey et al. 2014). Dans
des cas de modèles couplés où les communications sont coûteuses ou bien pour des modèles forcés
où l'on veut limiter le stockage, il peut aussi être utile de paramétrer les profils verticaux de dérive (e.g.
Breivik et al. 2015).
La dérive de Stokes est le mouvement résiduel associé aux vagues qui présente généralement un fort
cisaillement vertical qui dépend de la répartition de l'énergie des vagues en fonctions des fréquences
et des directions. Pour des vagues monochromatiques dont la longueur dépasse la moitié de la
profondeur, la dérive décroit exponentiellement de la surface vers le fond. Breivik et al. (2015, 2016)
ont proposé une approximation pour des états de mer réels à partir du spectre de mer du vent de
Phillips. Cependant, ni l'approximation "grand fond", ni les spectres empiriques ne sont valides en
région côtière, et ces profils n'ont jamais été testés en prenant en compte les propriétés non-linéaires
des vagues.
Dans un contexte ou la dérive en surface intervient dans la source d'énergie des circulations de
Langmuir tandis que le transport peut être important pour les traceurs, nous avons choisi une
approximation cohérente quelle que soit la profondeur, qui conserve la valeur en surface et le
transport du profil réel. Par souci de simplicité nous définissons donc notre profil pour chaque
composante u et v comme le profil d'une onde monochromatique équivalente de même transport et
vitesse en surface, en prenant en compte la profondeur locale. La longueur d'onde équivalente L est
obtenue en inversant les relations théoriques entre L et le transport, par la méthode de Newton. Pour
différentes situations spectrales (vagues longues, courtes, mixte de train d'ondes,...), les différentes
approximations sont comparées à la dérive de Stokes issue du spectre complet de vagues reproduit
par WW3. L'objectif final est double : il s'agit d'une part de proposer une approximation de la dérive de
Stokes valide pour tout fond et susceptible d'éviter le calcul à partir du spectre complet des vagues
(pour limiter les échanges d'informations du modèle vagues (WW3) vers tout modèle hydrodynamique
côtier - MARS3D ici) ; et d'autre part d'évaluer l'impact de la dérive de Stokes (et de sa représentation
discrète) sur l'hydrodynamique côtière. Enfin, nous discutons aussi la comparaison avec des spectres
de vagues mesurés par stéréo-vidéo (Leckler et al. 2015) et des solutions numériques pour des
vagues fortement non-linéaires.
40
84. Bringing GODAE OceanView to the coastal ocean: The GOV Coastal Ocean and Shelf
Seas Task Team
Pierre De Mey, Villy Kourafalou, Nadia Ayoub
LEGOS - Toulouse
This overview poster will summarize the major activities within the Coastal Ocean and Shelf Seas
Task Team (COSS-TT) of GODAE OceanView (GOV). High-resolution modelling, downscaling,
validation and extending predictability in coastal and shelf seas are among the objectives of the GOV
initiative through its international Coastal Ocean and Shelf Seas Task Team. The main goal of the
COSS-TT is to work towards the provision of a sound scientific basis for sustainable multidisciplinary
downscaling and forecasting activities in the world coastal oceans. The main objective of this poster is
to provide an overview of COSS-TT membership and focus activities for multi-scale hydrodynamic
modeling and observational studies that aim toward scientific validation, prediction and operational
applications of numerical models in coastal and shelf seas, leading to new understanding of
multiscale, interdisciplinary nonlinear ocean processes. Coastal model validation and coastal altimetry
are two important topics for the Team. Applications of nested models, such as the influence of
physical processes on ecosystem dynamics and interdisciplinary coastal predictions are also
addressed. The session promotes the discussion of methodologies that lead to reliable coastal
forecasts (such as data assimilation, error analysis, influence of nesting, resolution and forcing),
Observing System Simulation Experiments and the impact of sustainable, integrated modeling and
observational networks that connect local, regional and global scales.
85. Nouveaux systèmes opérationnels de prévision des surcotes et vagues en Outre-Mer
1
1
1
1
2
Sophie CASITAS , Héloïse MICHAUD , Audrey PASQUET , Laurie BISCARA , Alice DALPHINET ,
2
1
2
Patrick OHL , Didier JOURDAN , Denis PARADIS
1
SHOM, SHOM-Toulouse, 42 av. Coriolis, 31057 Toulouse
2.
Météo-France, DirOP/MAR, 42 av. Coriolis, 31057 Toulouse
Contact: Email : [email protected]
Dans le cadre du projet HOMONIM (Historique, Observation, MOdélisation des NIveaux Marins) visant
à améliorer la prévision de l’aléa marin, des systèmes opérationnels de prévision des vagues et des
surcotes sur les départements d'Outre-mer seront mis en place d’ici 2017.
Un premier dispositif couvrira l’Arc Antillais et la façade Guyanaise. Un second, sur la partie SudOuest de l’Océan Indien, fournira une prévision ciblée sur Mayotte et La Réunion.
Le modèle de prévision de vagues WW3 (Ardhuin et al, 2010), utilisant un maillage non structuré, est
emboîté dans le modèle hauturier de Météo-France (MFWAM). La prévision des sur cotes est
modélisée par HYCOM barotrope (Bleck, 2002, Baraille and Filatoff, 1995) sur des maillages
uniformes ou curvilinéaires imbriqués; la haute résolution sur les zones cibles est obtenue par une
descente d’échelle à l’aide du coupleur Oasis.
Les modèles utiliseront les nouveaux MNT régionaux de 500m et 100m de résolution réalisés dans le
cadre du projet (Biscara et al, 2015). Ces MNT, générés à partir de cartes bathymétriques existantes,
intègrent également des levés récents.
Ces dispositifs fourniront des prévisions des états de mer et des surcotes à une résolution de
quelques centaines de mètres sur les départements d’Outre-Mer.
Les premiers travaux sur l’emprise et la résolution des maillages, les bathymétries et les
paramétrisations choisies seront présentés.
Seront abordés plus spécifiquement:
- la configuration WW3 sur la Guyane, avec les rejeux réalisés sur des tempêtes documentées ainsi
que les problématiques rencontrées,
- les premiers résultats de validation de la configuration HYCOM sur l’Océan Indien.
Mots-clés: Surcotes, Vagues, Prévision, Vigilance, Opérationnalité, Outre-Mer
41
86. Intensification des mesures d’oxygène en Méditerranée Nord-Occidentale à l’aide du
réseau Argo-O2
1
2
1
1
2
Laurent Coppola , Thibaut Wagener , Louis Prieur , Fabrizio D'Ortenzio , Dominique Lefèvre , Pierre
3
2
4
Testor , Isabelle Taupier- Letage , Claude Estournel
1
Sorbonne Universités; UPMC Univ Paris 06 ; CNRS, LOV, Villefranche sur Mer, France Aix Marseille Université; CNRS; Université de Toulon ; IRD, MIO, 13288, Marseille, France
3
CNRS; IRD; UPMC Univ Paris 06; MNHN, LOCEAN, Paris, France 4
Université de Toulouse; CNRS, Laboratoire d'Aérologie, Toulouse, France
2
La mer Méditerranée est une mer semi-fermée répondant rapidement aux forçages climatiques et
anthropiques comparativement à l’océan global. Si l’évolution des masses d’eau est influencée par le
changement climatique sur le long terme, elle l’est également par des forçages à plus court terme
comme la variabilité saisonnière ou les évènements extrêmes. En Méditerranée Nord-Occidentale,
bassin très dynamique en raison de la formation d’eau dense qui a lieu presque tous les hivers au
centre du Golfe du Lion, les masses d’eau intermédiaire et profonde sont fortement impactées et leur
évolution contraint également les contenus biogéochimiques. Dans ce contexte, l’oxygène dissous est
un paramètre essentiel (plus sensible que T et S) permettant de tracer et de quantifier les différents
mécanismes affectant les masses d’eau en Méditerranée : le volume d’eau dense formé, la dispersion
d’eau dense mais aussi il permet d’estimer une production nette, synonyme de l’activité biologique en
surface.
En Méditerranée Nord-Occidentale, les données d’oxygène dissous s’appuient en grande partie sur le
réseau MOOSE (SNO/SOERE) via les mouillages, les campagnes en mer et les déploiements
réguliers de « gliders ». En appui à ce réseau, la composante Argo-O2, initiée durant la SOP2 HYMEX
(hiver 2012/2013), a permis de mieux contraindre la dynamique de l’oxygène de part et d’autre du
bassin (projet MOOXY). Ce réseau est dimensionné aujourd’hui de manière opérationnelle et
constitue la composante LOP d’HYMEX pour le suivi à long terme des masses d’eau. Depuis fin 2012,
14 flotteurs Argo-O2 ont été déployés, en plus du réseau de flotteurs NAOS. Actuellement, 3 flotteurs
sont actifs et 5 seront déployés en Mai-Juin 2016 (campagne MOOSE-GE).
87. Multi-year prediction of Marine Productivity in the Tropical Pacific
1,3
1
1
1
2
Roland Séférian , Laurent Bopp , Marion Gehlen , Didier Swingedouw , Juliette Mignot , Eric
2
1
Guilyardi , Jérôme Servonnat
1
2
3
IPSL/LSCE/BIOMAC - Gif sur Yvette IPSL/LOCEAN - Paris CNRM-GAME/GMGEC/ASTER Toulouse
Phytoplankton is at the base of the marine food web. Their carbon fixation, the net primary productivity
(NPP), sustains most living marine resources and global fisheries. In certain regions, e.g. the tropical
Pacific, NPP exhibits natural fluctuations at Interannual to decadal time scales that have large impacts
on marine ecosystems and fisheries. The predictions of NPP fluctuations could be of major relevance
to the science-based management of marine resources. Yet, at present, the predictive capacity is
hampered by the ability of Earth system models to reproduce the phasing and the amplitude of NPP
variations. Here, we use observed sea surface temperature as a simple approach to partly overcome
this difficulty. We present the first retrospective prediction of NPP over the last decades (i.e., from
1997 to 2010) with an Earth system model. Our analyses focus on the tropical Pacific, a region hosting
the world largest fisheries. Results suggest a predictive skill for NPP of 3 years, which is higher than
that of physical ocean fields such as SST (1 year). As opposed to SST, biogeochemical fields are
isolated from the stochastic noise of the atmosphere. The increased predictability arises from the
poleward advection of surface nutrients and iron anomalies, which sustain fluctuations of ocean
productivity over years. These results open novel perspectives to the development of science-based
management approaches to marine resources relying on integrated physical-biogeochemical
forecasting systems.
42
88. An overview of BIOgeochemical MERcator (BIOMER) operational system: recent
developments & perspectives
Abdelali El Moussaoui(1), C. Perruche(1), J. Paul(1), C. Bricaud(1),
J. Lamouroux(1) and M. Gehlen(2)
(1) Mercator Océan, Toulouse France, (2) LSCE, CEA Sacly, France
The integration of marine biogeochemistry to operational MERCATOR systems is a timely
development within the context of COPERNICUS project initiatives focused on carbon monitoring,
marine ecosystems and resources management.
The objective of this work is to implement a marine biogeochemical (BGC) and ecosystem component
at the global scale into MERCATOR operational systems. The global configuration of the state-of-theart multinutrient and multi-plankton biogeochemical model PISCES has been successfully coupled
with the physical operational Mercator systems PSY3V3 and PSY4V2.
In order to evaluate the impacts of physical horizontal resolutions on modeled biogeochemical tracer
distributions, twin simulations were carried out: (i) a BGC simulation at 1/4° resolution forced by
PSY3V3 system at 1/4° and (ii) a BGC simulation at 1/4° resolution forced by PSY4V2 system at 1/12°
degraded to 1/4°.
We present a first evaluation of the capability of BIOMER systems to reproduce large scale
distributions of BGC tracers. The comparison of simulated BGC fields provides a first assessment of
impacts of physical horizontal resolution on Mercator biogeochemical operational system (BIOMER).
Eventually, a broad outline of the implementation of the BGC data assimilation in the BIOMER system
– in the framework of the COPERNICUS Marine Environment Monitoring Service - will be proposed.
89. Global physical/biogeochemical coupling for the 20th century
1,3
1
2
1
2
Aurélie Albert , Perruche C. , Gehlen M. , Drillet Y. , Ethé C.
(1) Mercator Océan, France
(2) Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, France
(3) LGGE/MEOM, Grenoble
The ERA-CLIM2 project aims at producing an extended climate reanalysis of the 20th century, with
consistent descriptions of the global atmosphere, ocean, land-surface, cryosphere, and the carbon
cycle. We, at Mercator Océan and in collaboration with the Laboratoire des Sciences du Climat et de
l'Environnement, have therefore developped a low resolution (1°) configuration of the ecosystem
PISCES model that is coupled to the physical model OPA. A description and validation of primary
production and air-sea flux of carbon at seasonal and interannual scales will be first presented. The
extended climate reanalysis will then allow to evaluate impacts of global warming and ocean
acidification on ocean biogeochemistry and discriminate between anthropogenic trend and natural
variability.
90. Superparameterization of ocean dynamics for tracer transport models
Clement Bricaud(1), Julien Le Sommer(2), Gurvan Madec(3), Christophe Calone(2), Jerome
Chanut(1), Christan Ethé(3), Coralie Perruche(1), Olivier Aumont(3), Julie Deshayes (3)
(1) Mercator-ocean
(2) LGGE-CNRS
(3) LOCEAN-CNES
Ocean mesoscale and submesoscale turbulence contribute to ocean tracer transport and to shaping
ocean biogeochemical tracers distribution. Representing adequately tracer transport in ocean models
therefore requires to increase model resolution so that the impact of ocean turbulence is adequately
accounted for. But due to supercomputers power and storage limitations, global biogeochemical
models are not yet run routinely at eddying resolution. Still, because the ”effective resolution” of
eddying ocean models is much coarser than the physical model grid resolution, tracer transport can be
reconstructed to a large extent by computing tracer transport and diffusion with a model grid resolution
43
close to the effective resolution of the physical model. This observation has motivated the
implementation of a new capability in NEMO ocean model (http://www.nemo-ocean.eu/) that allows to
run the physical model and the tracer transport model at different grid resolutions. Here, we present
results obtained with this new capability applied to a synthetic age tracer in a global eddying model
configuration. In this model configuration, ocean dynamic is computed at ¼° resolution but tracer
transport is computed at 3/4° resolution. The solution obtained is compared to a reference setup,
where age tracer is computed at the same grid resolution as ocean dynamics. We discuss possible
options for defining the vertical diffusivity coefficient for the tracer transport model based on
information from the high resolution grid. We describe the impact of this choice on the distribution and
one the penetration of the age tracer. The method described here can found applications in ocean
forecasting, such as the Copernicus Marine service operated by Mercator-Ocean, and in Earth System
Models for climate applications.
91. Mesoscale to Submesoscale variability during the OUTPACE cruise: Contrasting
Biological and Physical regimes in the oligotrophic SW Pacific
1
1
1
2
1
1
1
A. de Verneil , A.M. Doglioli , A. Petrenko , P. Bouruet-Aubertot , G. Rougier , S. Bonnet , T. Moutin
1
Aix-Marseille Université, CNRS/INSU, Université de Toulon, IRD, Mediterranean Institute of
Oceanography (MIO) UM 110, Marseille, France
2
Laboratoire d’Océanographie et du Climat: Expérimentations et Approches Numériques, Institut
Pierre Simon Laplace (LOCEAN-IPSL), Sorbonnes Universités, UPMC Univ. Paris 06, Paris, France
In the past decades, both modeling and theoretical studies have identified the submesoscale as a
dynamical regime with large consequences for planktonic ecosystems. These impacts relate primarily
to altered light and nutrient fields, brought about by rapid restratification, vertical advection of nutrients
to the surface, and/or mixing, all occurring on timescales similar to planktonic growth. Despite the
ubiquitous nature of mesoscale and submesoscale features in the ocean, most physical studies
naturally focus on vigorously forced, energetic mixed layers in the context of temperate latitudes,
coastal transition areas, and/or wintertime conditions. How do submesoscale structures arise for
plankton in more quiescent regions, such as the margins of subtropical gyres? Additionally, what
impact does submesoscale motion have upon phytoplankton and subsequent biological production?
Here we present results from the OUTPACE campaign, undertaken from February 18 to April 3, 2015,
across the SW Pacific from Noumea to Tahiti onboard the French R/V L’Atalante. Using a combination
of in situ and remote sensing data, we assess how both physical and biological variability manifests
from the regional to the submesoscale. Understanding the drivers of biological variability in these
regions has become imperative in light of both historical undersampling and to better understand the
role they may play in time with ongoing climate change.
Acknowledgements:
This is a contribution of the OUTPACE (Oligotrophy from Ultra-oligoTrophy PACific Experiment)
project (https://outpace.mio.univ-amu.fr, doi: http://dx.doi.org/10.17600/15000900) funded by the
French national research agency (ANR), the LEFE-CyBER program (CNRS-INSU), the GOPS
program (IRD) and CNES. The OUTPACE project was managed by MIO (OSU Institut Pytheas, AMU)
from Marseilles (France). The authors thank the crew of the R/V L'Atalante for outstanding shipboard
operation. L. Bellomo and M. Picheral are warmly thanked for their efficient help in CTD rosette
management and data processing.
92. A novel approach dedicated to build a climate oceanographic observatory in the central
South Pacific: THOT (TaHitian Ocean Time series)
E. Martinez(1), H. Claustre(2), M. Rodier(1), A. Poteau(2), C. Maes(3), A. Mignot(4), M. Taquet(1), C.
Ponsonnet(5), K. Maamaatuaiahutapu(6), V. Laurent(7)
(1) EIO UMR 241, IRD-UPF-Ifremer-ILM, Tahiti, Polynésie française
(2) LOV UMR 7093, CNRS- UPMC, Observatoire océanologique, F-06230, Villefranche/mer, France
(3) LPO UMR 6523, IRD-CNRS-Ifremer-UBO, Plouzane, France
(4) Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, USA
(5) Direction des Ressources Marines et Minières, Tahiti, Polynésie française
(6) Université de la Polynésie française, Tahiti, Polynésie française
(7) Météo-France Tahiti, Polynésie française
44
Through various physical, chemical and biological processes as well as their synergetic interactions,
oceans play a key-role in the modulation of climate system and carbon cycle. Ocean dynamic in
French Polynesia (central South Pacific) is involved in El Niño Southern Oscillation (ENSO) which is
the dominant mode of interannual variability in the Pacific with strong effects at global scale. It also
modulates the decadal oscillation of the Pacific Ocean and longer-term trends. Furthermore, being
part of the South Pacific subtropical gyre, variability of the French Polynesia waters is representative
of those in the subtropical gyres of the global ocean. To observe and characterize climate changes in
this region, the deployment of long-lasting oceanographic survey stations is necessary to follow the
evolution of oceanographic key parameters (e.g., density, O2, phytoplankton biomass). However,
presently there is no long-term open ocean observatory in the central South Pacific.
The objective of the TaHitian Ocean Time-series (THOT) project is to set up an open-ocean
oceanographic station to observe and improve the understanding of climate changes in the French
Polynesia waters as representative of subtropical gyre and Pacific scales. This project will be part of
existing international programs on climate and ocean observations (e.g., Bio-ARGO) and will
complement long-term observations for global ocean.
The deployment of a mooring station, such as those already existing, is complex in French Polynesia
due to its geographical, scientific, logistical and technological remote context. Thus the originality of
THOT is to set up within the next two years a long-lasting station to observe climate changes based on
the development and the deployment of a wave glider able to get back and replace a physicalbiogeochemical profiling float to its initial position every few days. Meanwhile, four standard bio-argo
floats will be regularly deployed in the area of interest offshore Tahiti.
45

Recueil des Résumés de Communications

Transcription

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