here (in French)

Transcription

here (in French)

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 Communications
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 ................................................................................................... 6
2.
MEDRYS, high-resolution reanalysis of the Mediterranean Sea over the period 1992-2013 ................... 7
3. Toward an improved representation of the Arctic ocean and sea ice states: an overview of the FREDY
and ArcticMix projects....................................................................................................................................... 8
4.
Global Reanalysis of Ocean BioGeochemistry: GREEN-GROG ................................................................... 8
5. Quelle est la part chaotique vs déterministe de la variabilité océanique interannuelle-à-décennale ? Intérêt d'une approche ensembliste. ................................................................................................................ 9
6.
Towards an Ensemble Prediction System at Mercator Ocean ................................................................ 11
7. Data assimilation in ¼ ° coupled physical-biogeochemical model of the North Atlantic: use of error
modelling based on stochastic parameterizations of biogéochemical uncertainties. .................................... 12
8.
A parametric optimization tool for the calibration of complex biogeochemical models. ...................... 13
9.
Localisation et hybridation de covariances échantillonnées pour l'assimilation de données ................ 14
10.
Test d'assimilation par méthode d'ensemble dans un modèle de circulation côtière du Golfe de
Gascogne ......................................................................................................................................................... 15
11.
L’assimilation des spectres de sentinel-1A dans le modèle de vagues MFWAM: Conséquences sur le
couplage avec l’océan ..................................................................................................................................... 16
12.
Descente en échelles dans l'étude des régions d'upwelling: motivations, résultats récents et
perspectives..................................................................................................................................................... 16
13.
Fine scale structures in an Anticyclonic eddy off Cape Verde Peninsula observed from Gliders ....... 17
14.
Impact of ENSO diversity on the Oxygen Minimum Zone off Peru/Chile............................................ 18
15.
Influence of the oceanic chlorophyll on the upper Tropical Atlantic Ocean ....................................... 18
16.
SST-Wind mesoscale interactions in the South-East Pacific : mechanisms and consequences .......... 19
17.
Air-sea interactions at mesoscale: the impact of resolution and current feedback ........................... 20
18.
SIMBAD, a SIMplified Boundary Atmospheric layer moDel for ocean modeling purposes ................ 21
19.
The seamless and multi-model coupling between atmosphere, land, hydrology, ocean, waves and
sea-ice models based on SURFEX using OASIS3-MCT ..................................................................................... 22
20.
Wave-driven mixing in open water and sea ice .................................................................................. 23
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). ................................................................... 23
22.
Enjeux et frontières de la modélisation des échelles kilométriques pour les systèmes opérationnels
globaux. ........................................................................................................................................................... 24
23.
MAREMED Project: High resolution modelling in the North Western Mediterranean Sea: a few
insights and challenges on coastal currents simulations. ............................................................................... 25
24.
Projets contribuant à l’élaboration d’une capacité d’Océanographique Côtière Opérationnelle
nationale au SHOM.......................................................................................................................................... 26
2
25.
Apports des séries temporelles à haute résolution de SST et SSS dans les zones côtières (Marseille,
Algérie) ............................................................................................................................................................ 27
26.
ENIGME: EvolutioN Interannuelle de la dynamique dans le golfe de Gascogne et la ManchE .......... 28
27.
ReNHFOR (Research and Networking for High Frequency Oceanographic Radars) ........................... 29
28.
CROCO (Coastal and Regional Ocean Community model) .................................................................. 30
29.
Térritoires Ultra Marins: défis et enjeux ............................................................................................. 30
30.
HOMONIM Phase-II : Une contribution à l’amélioration de la prévision des submersions marines sur
l’Outre-Mer...................................................................................................................................................... 31
31.
Développement d'un système de prévision couplé Océan Atmosphère dans l'océan Indien :
Collaboration Mercator Océan Météo-France/DIROI/CRC ............................................................................. 32
32.
ILIAC: Influence des Conditions limites aux frontières sur la circulation côtière de Nouvelle-Calédonie
............................................................................................................................................................. 33
33.
ZEBRE: Vertical structure of the Intermediate Zonal Jets in the Equatorial Pacific ............................ 34
34.
L'océanographie biologique à l’ère des omics: rêve ou réalité ? ........................................................ 35
35.
Les configurations couplées physique-biogéochimie à Mercator Océan : simulations interannuelles
et temps réel ................................................................................................................................................... 36
36.
Le projet AMICO-BIO : Action de Modélisation Intégrée Côtière Opérationnelle 3D couplée physique
BIOgéochimique .............................................................................................................................................. 37
37.
Multi-scale interactions in the OMZ off Peru: AMOP observations and modelling ............................ 39
38.
Evaluation du réseau BioArgo : étude d’un cas-test en Mer Méditerranée ....................................... 40
39.
The Ocean State Report of the Copernicus Marine Environment Monitoring Service ....................... 41
40.
Evaluation of 7 atmospheric datasets in the Arctic Ocean over the period 2007-2014 ..................... 42
41.
CORA4.2: A global delayed time mode validated in-situ dataset........................................................ 43
42.
Sur le parc national des Gliders ........................................................................................................... 43
43.
Gyre scale-deep convection in the North-Atlantic Ocean during winter 2014-2015 .......................... 44
44.
EUROPEAN PROSPECTS FOR A GEOSTATIONARY OCEAN COLOR SENSOR: THE “OCEAN COLOR
ADVANCED PERMANENT IMAGER” (OCAPI) ................................................................................................... 45
45.
Le COPERNICUS Marine Environment Monitoring Services (CMEMS) et ses actions de Recherche et
Développement associées ............................................................................................................................... 46
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 ........................................................................................................ 47
47.
An imperative to monitor Earth’s energy imbalance .......................................................................... 48
48.
DRAKKAR: Coordination de simulations à haute résolution de l'océan global et de développements
du système de modélisation de l'océan NEMO............................................................................................... 49
49.
PACO Vers une meilleure paramétrisation de la côte et des conditions aux limites dans les modèles
d'océan ............................................................................................................................................................ 50
50.
Euro-Argo: a new European Research Infrastructure for climate change research and operational
oceanography .................................................................................................................................................. 51
3
51.
Le projet MOCCA: Monitoring the Ocean Climate Change with Argo................................................. 52
52.
Performance and quality assessment of the 1992-2015 GLORYS2V4 ocean reanalysis ..................... 53
53.
Minimum/maximum et moments statistiques: cohérence et application au contrôle qualité
automatique .................................................................................................................................................... 53
54.
The intraseasonal equatorial Kelvin wave activity during El Niño ...................................................... 53
55.
Meso and submesoscales in the tropics: observability from altimetric and modelled SSH ............... 54
56.
Etat des lieux quant à la modélisation explicite de la marée globale avec NEMO.............................. 55
57.
La cellule Opérationnelle Déploiement ............................................................................................... 56
58.
Les campagnes océanographiques au service de l'océanographie opérationnelle ............................ 57
59.
Bias correction of SMOS Sea Surface Salinity in a Global Ocean Forecasting System at 1/4°. ........... 57
60.
Impact of ocean-sea-ice modelling uncertainties on the reliability of ensemble simulations............ 58
61.
Assimilation variationnelle de données de données altimétriques pour une configuration NordAtlantique au 1/4° ........................................................................................................................................... 59
62.
La qualité scientifique des produits temps réel à Mercator Océan. (voir No 41) ............................... 59
63.
An Observing System Simulation Experiment to evaluate the impact of SWOT in a regional data
assimilation system. ........................................................................................................................................ 59
64.
Adaptive tuning of observational errors in the forthcoming Copernicus Marine Service global ocean
monitoring and forecasting real-time system ................................................................................................. 60
65.
Impact de différents jeux d'observation altimétrique dans les systèmes Mercator via l'utilisation
d'OSSE ............................................................................................................................................................. 60
66.
Observation impact studies with the Mercator Ocean analysis and forecasting systems .................. 61
67.
Optimizing observation networks combining ships of opportunity, gliders, moored buoys and
FerryBox in the Bay of Biscay and English Channel ......................................................................................... 62
68.
Downscaling model errors in the Bay of Biscay................................................................................... 63
69.
Stochastic Coastal/Regional Uncertainty Modelling: insights from ensemble sensitivity experiments.
............................................................................................................................................................. 63
70.
The coastal impact of the 2015-2016 El Niño off Peru : preliminary results from a glider cruise and
regional modelling experiments ...................................................................................................................... 63
71.
Observation de la dynamique de la salinité de surface : Apport des mesures faites par SMOS ........ 64
72.
Modélisation réaliste à haute résolution de la formation d'eau dense en Méditerranée nordoccidentale (programmes MerMex et HyMeX) (voir No21) ........................................................................... 65
73.
Prise en compte de l'effet des vagues dans Nemo à l'échelle globale ................................................ 66
74.
Ocean response and feedback to tropical cyclones ............................................................................ 67
75.
Une nouvelle paramétrisation des coefficients de transfert turbulents entre l’atmosphère et la glace
de mer dans NEMO ......................................................................................................................................... 68
76.
Interactions océan-atmosphère-vagues en mer d’Iroise .................................................................... 69
77.
Titre: Une couche limite atmosphérique simplifiée basée sur des champs d’ajustement ................. 70
4
78.
Do the Amazon and Orinoco freshwater plumes really matter for hurricane-induced ocean surface
cooling ?........................................................................................................................................................... 71
79.
Cas test “ondes internes” COMODO ................................................................................................... 72
80.
Utilisation des courants Mercator dans le modèle de vagues côtier à haute résolution de MétéoFrance ............................................................................................................................................................. 72
81.
High-Resolution modeling along the North-Western Mediterranean coasts using NEMO: assessment
and impact on the larger scale circulation ...................................................................................................... 73
82.
Modélisation couplée des surcotes et états de mer à très haute résolution sur les Pertuis Charentais
............................................................................................................................................................. 74
83.
Approximation de la dérive de Stokes pour toutes profondeurs ........................................................ 75
84.
Bringing GODAE OceanView to the coastal ocean: The GOV Coastal Ocean and Shelf Seas Task Team
............................................................................................................................................................. 76
85.
Nouveaux systèmes opérationnels de prévision des surcotes et vagues en Outre-Mer .................. 77
86.
O2
Intensification des mesures d’oxygène en Méditerranée Nord-Occidentale à l’aide du réseau Argo............................................................................................................................................................. 78
87.
Multi-year prediction of Marine Productivity in the Tropical Pacific .................................................. 79
88.
An overview of BIOgeochemical MERcator (BIOMER) operational system: recent developments &
perspectives..................................................................................................................................................... 79
89.
Global physical/biogeochemical coupling for the 20th century ......................................................... 79
90.
Superparameterization of ocean dynamics for tracer transport models............................................ 80
91.
Mesoscale to Submesoscale variability during the OUTPACE cruise: Contrasting Biological and
Physical regimes in the oligotrophic SW Pacific .............................................................................................. 80
92.
A novel approach dedicated to build a climate oceanographic observatory in the central South
Pacific: THOT (TaHitian Ocean Time series) .................................................................................................... 81
5
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. Drévillon
1
and Y. Drillet
1
Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France
2
CLS, Ramonville Saint Agne, France
Contact: [email protected]
1
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 reducedorder Kalman filter with a 3D multivariate modal decomposition of the forecast error. It includes an adaptiveerror 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.
6
2. MEDRYS, high-resolution reanalysis of the Mediterranean Sea over the period 1992-2013
1,2
1
2
1
3
Jonathan Beuvier , Mathieu Hamon , Samuel Somot , Jean-Michel Lellouche , Eric Greiner , Thomas
4
5
2
1
1
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 (1979-2013) 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.
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.
Figure: Mean sea surface height (color shades; cm) and mean currents speed and directions at 40-m depth
-1
-1
(curly vectors; m.s , reference vector of 0.05 m.s ), over the period 1993-2012, for the second version of the
MEDRYS reanalysis (MEDRYS1V2).
7
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. GREEN-GROG 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 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 longterm 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 GREEN-GROG 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
8
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.
The figure below shows the timeseries and ensemble statistics of the annual Atlantic Meridional Overturning
Circulation (AMOCz) at (a,b) 26°N and (c,d) 34.5°S from the 50x ensemble hindcast ORCA025-OCCIPUT
(1960-2015). It illustrates the relative contributions of the chaotic vs atmospherically-forced variability of the
AMOC on interannual timescales. A substantial contribution of the chaotic, intrinsic variability is highlighted:
at 26°N, the magnitude of the chaotic contribution to interannual variability is about 50% of the magnitude of
the forced contribution, at 34.5°S, the chaotic contribution is about 80%. This ensemble approach provides a
way to quantify the level of uncertainty attached to the simulation of AMOC variability on interannual
timescales.
(a,c) The individual trajectories with time of the 50 members appear in thin grey (after non-linear Loess
detrending) and the Ensemble-mean is in thick yellow. A vertical bar shows for each year the interval
between quantiles Q1 (25%) and Q3 (75%) in dark blue, and the interval Ensemble-mean +/- one EnsembleSTD in green.
(b,d) An estimate of interannual intrinsic variability of the AMOC (green shading, Ensemble-STD) is
compared to an estimate of interannual variability forced by the atmosphere (thick yellow line, Time-STD of
the Ensemble-mean). Also shown in (b) is the distribution of Time-STD for the 50 members (i.e. an estimate
of the total variability): ensemble mean of the Time-STDs (solid grey), minimum and maximum (dashed
grey), and mean +/- one ensemble standard deviation (pale blue shading).
9
10
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. 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.
11
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.
Figure: Cartes de la concentration en chlorophylle de surface au 15 mai 2005 données par les observations
satellites (SeaWIFS-HR), une simulation déterministe du modèle couplé NEMO/PISCES au 1/4°, la
moyenne d'une simulation d'ensemble stochastique de 60 membres (stoUpd-mean) et celle de ce même
ensemble après analyse (stoUpd xa-mean). Une méthode générique permettant de simuler des incertitudes
a été implémentée dans le modèle PISCES. Une méthode d'analyse d'ensemble de données de la couleur
de l'eau a été mise en place avec succès.
12
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 sub-set 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 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.
-2
Figure: Bias in mean annual picophytoplankton chlorophyll(mg.m ), integrated over 200m, between the
model and the data used for parameter optimization (Uitz et al.,2006): (a) before optimization, (b) after
assimilation of total chlorophyll, (c) after assimilation of chlorophyll by phytoplanktonic groups. Correlations
between model and data are given by the rsquare value at the topright of each map.
This figure shows that the bias in the mean annual picophytoplankton chlorophyll concentration increased
after assimilation of total chlorophyll data compared to assimilation of chlorophyl by phytoplankton group.
This result should be supported by the decreasing rsquare value in the case where total chlorophyll is
assimilated compared to chlorophyll by group assimilation.
13
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.
Figure: Exemple d'autocorrélation dans le système 3D-EnVar hybride de NEMOVAR. De gauche à droite :
vérité spécifiée (anisotrope), covariance statique (isotrope), covariance localisée (10 membres) et
covariance localisée / hybridée.
14
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.
Figure: Dispersion de l'ensemble sans assimilation en SST pour le 29 Février 2008 (unité : °C). L'ensemble
comporte 54membres et est généré en perturbant le vent.
15
11. L’assimilation des spectres de sentinel-1A dans le modèle de
Conséquences sur le couplage avec l’océan
vagues MFWAM:
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 océan-atmosphère.
Afin de prendre en compte correctement les processus physiques à l’interface océan-atmosphère, 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 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.
Figure: Carte globale (datant du 29 avril 2016) du rapport entre le stress de quantité de mouvement transmis
à l’océan calculé par les termes sources du modèle de vagues et le stress total issu de l’atmosphère en
surface.
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.
16
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 Patrice
5
Brehmer
1
Sorbonne University (UPMC, Univ Paris 06)-CNRS-IRD-MNHN, LOCEAN Laboratory, 4 place Jussieu, F2
75005, Paris, France. Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatial, LOPS (CNRS-IRD-Ifremer-UBO),
3
4
Centre Ifremer, Pointe du Diable, F-29290, Plouzané, France. GEOMAR, Kiel, Germany. LPAOSF/UCAD,
5
6
Dakar, Senegal. IRD Bretagne, Brest, France. 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°N21.6°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 densitycompensated 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.
-1
Figure: a) Geostrophic meridional velocities (in m.s ) computed between 0-900 dbar and 23-18°W; (b)
salinity (in pss); (c) temperature (in °C); (d) dissolved oxygen (µmol.kg-1) and (e) chlorophyll-a concentration
(in logarithmic scale) between 0-550 dbar and 23-18°W reconstructed from D1 and C1. σθ=25.5; 26.5; 26.8
-3
and 27 kg.m contours are superimposed (solid thin black).
17
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
-3
concentration of 0.05 mg.m , 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.
Figure: Mean sea surface temperature differences (°C) between the simulation with climatological chlorophyll
(CHL-CLM) and the model reference simulation (REF) averaged from 2005 to 2012.
18
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.
LOCEAN, Paris.
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 current-induced 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.
Figure (a) Rotationnel de vent (couleur) et gradient de température de surface dans la direction
perpendiculaire au vent (contours) pour un composite de tourbillons océaniques cycloniques (correspondant
à une anomalie de température de surface négative) dans une simulation couplée océan-atmosphère
prenant en compte le vent absolu (sans l'effet du courant de surface) dans le calcul de la tension de vent.
(b) Rotationnel de vent (couleur) et du courant de surface (contours) pour le composite cyclonique dans une
simulation couplée prenant en compte le vent relatif (avec l'effet du courant de surface) dans le calcul de la
tension de vent.
En transparence sont représentées les variations spatiales de la tension de vent. Les tourbillons ont été
orientés dans la direction du vent pour construire le composite. L'effet du courant de surface génère un
pompage d'Ekman négatif au centre du tourbillon qui tend à compenser l'anomalie de température de
surface.
19
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 highresolution and fully (SST and current feedbacks) coupled models to correctly assess the energy transfers at
mesoscale between the ocean and the atmosphere.
20
18. SIMBAD, a SIMplified Boundary Atmospheric layer moDel for ocean modeling purposes
Florian Lemarié (1), G. Samson (2), J.-L. Redelsperger (3), H. Giordani (4), G. Madec (5), R. BourdalléBadie (2)
(1) LJK – Equipe AIRSEA – Grenoble
(2) Mercator-Océan – Toulouse
(3) LOPS Brest
(4) CNRM Météo-France – Toulouse
(5) LOCEAN – Paris.
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.
Figure: Moyennes composites d’énergie cinétique turbulente dans la couche limite atmosphérique
(panneaux de droite) au niveau de tourbillons de méso-échelle dont l’anomalie en température de surface
est représentée sur les panneaux de gauche. La coupe verticale dans l’atmosphère est moyennée entre les
lignes rouges et bleues (sur les panneaux de gauche) selon les cyclones et les anticyclones. Ces résultats
ont été obtenus à partir de simulation couplées océan-atmosphère à 5km de résolution.
21
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 , Léo
3
2
4
5
1
2
Seyfried , Valérie Garnier , Soline Bielli , Sophie Valcke , Antoinette Alias , Mickael Accensi , Fabrice
2
1,2
1
1
1
1
Ardhuin , Marie-Noëlle Bouin , Véronique Ducrocq , Stéphanie Faroux , Hervé Giordani , Fabien Léger ,
3
1
2
3
1
Patrick Marsaleix , Romain Rainaud , Jean-Luc Redelsperger , Evelyne Richard , Sébastien Riette
1
CNRM - Toulouse
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.
22
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
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 satellite-derived 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.
23
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
LGGE Equipe MEOM - Grenoble
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.
Figure: Snapshots of the vorticity of the surface currents at the end of winter ((left panel - March) and at the
end of summer ((right panel - September) produced by the NATL60 simulation, a sub-mesoscale resolving
(1/60°, ~1 km grid resolution) simulation of the ocean circulation in the North Atlantic. This simulation was
realized at the occasion of the Grands Challenges GENCI 2014. This quantity should be "observable" by the
future satellite altimetry mission SWOT (launch planned around 2020) with a resolution equivalent to that of
the model. The NATL60 simulation reveals a great seasonal variability of the very small scale turbulent
eddies (sub-mesoscale) indicating that these small scale motions are generated by instabilities occurring in
the upper ocean in winter when the mixed layer in deepened by strong air-sea interactions.
24
23. MAREMED Project: High resolution modelling in the North Western Mediterranean Sea: a few
insights and challenges on coastal currents simulations.
Yann Ourmières, 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, 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 highresolution (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.
Ongoing work and leads will be presented on these aspects.
Figure: Surface velocities (m/s) simulated by the 1/64° NEMO GLAZUR64 configuration (top) and the 1/192°
NEMO NIDOR192 configuration (bottom) for the 24/10/2013. Red arrows are sub-surface velocities recorded
by a hull-mounted ADCP, for the same day. The cyan circle highlights the enhancement of coastal intrusions
of a northern current branch with the very high resolution NIDOR192 simulations, as well as the appearance
of small secondary currents exiting the semi-enclosed bay between the islands, that were not present in the
GLAZUR64 simulations.
25
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, Contact: [email protected]
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 2015-2020
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 insitu, satellitaires et modélisées sous forme numérique afin de permettre notamment au secteur privé de
développer de nouveaux services à valeur ajoutée, et de 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.
Figure: Les maquettes HYCOM3D du SHOM disponibles sur data.shom.fr
26
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
2
D. Malengros and P. Guterman
1,3
1
, N. Bhairy ,
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 quasi-hebdomadaire
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 Marseille- Mostaganem- 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.
Figure: Distribution spatio-temporelle des données de SSS et SST acquises par le système TRANSMED
installé sur le Ro-Ro "Marfret Niolon" entre Février 2012 et Juillet 2014, et sur le Ro-Ro "Cap Camarat"
depuis février 2015. Dans le cas général une rotation Marseille-Algérie prend 7 à 10j.
27
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 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 cœur de différents projets (dont
ENIGME) sera introduit à titre d'exemple.
Figure: Surface modelled relative vorticity for the 28th July 2003 (a) and the 27th February 2010 (b) from
MARS3D 10-year simulation (1km / 100 vertical sigma levels).
28
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).
Figure: Carte des implantations des radars océanographiques couvrant les côtes françaises, avec leur zone
respective de couverture potentielle.
29
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.
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.
Figure: Approche mutli-résolution avec le modèle CROCO. Ici la température de surface à la pointe de la
Bretagne.
29. Térritoires Ultra Marins: défis et enjeux
Jérôme Aucan
IRD Nouméa.
30
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 , Audrey
1
2
2
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 AntillesGuyane 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
31. Développement d'un système de prévision couplé Océan Atmosphère dans l'océan Indien :
Collaboration Mercator Océan Météo-France/DIROI/CRC
Edmée Durand (MO), Julien 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 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
32. ILIAC: Influence des Conditions limites aux frontières sur la circulation côtière de NouvelleCalédonie
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 NouvelleCalédonie. 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.
Figure: Indice d'agrément et biais spatial de SST obtenus, entre mesure et modèle, en appliquant aux
OBCs, les résultats des modèles BRAN, HYCOM ou MERCATOR.
33
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 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.
Figure: Upper panel: Mean 1000-m zonal and meridional currents (cm/s; vectors) in the southwest tropical
Pacific (from Cravatte et al., 2012). Colors represent the mean zonal current . Topography shallower than
1000-m depth is shaded in dark gray. White areas (as in Bismarck Sea) are locations with no data. The black
and red dots indicate the position of the Argo floats deployed during the CASSIOPEE cruise on the R/V
Atalante, in July 2016
Bottom panel: Trajectories of the Argo floats since their deployment. All did follow the mean current
pathways and recirculations, except the most northern one influenced by seasonal westward 1000 currents
anomalies (see Cravatte et al. 2012).
34
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
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, 8/10 rue Hermès, Parc Technologique du Canal, 31520 Ramonville, France
2
Marine Institute, Rinville, Oranmore, Galway, Ireland
3
Organismo Público Puertos de Estado, 10 Av. Partenón, 28042 Madrid, España
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 ¼° (BIOMER). Les côtes Européennes
profitent d’une configuration régionale au 1/12° et 1/36°, nommée IBI (Iberian-Biscay-Irish), 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.
Figure: Les configurations couplées physique-biogéochimique à Mercator Océan : Configuration Globale au
¼° (BIOMER) et sur les côtes Européennes au 1/12° et 1/36° (IBI).
36
36. Le projet AMICO-BIO : Action de Modélisation Intégrée Côtière Opérationnelle 3D couplée
physique BIOgéochimique
1
1
1
1
2
3
1
4
Christel Pinazo , O. N. Ross , F. Diaz , A.M. Doglioli , F. D'Ortenzio , C. Estournel , P. Forget , V. Garnier ,
5
4
3
8
4
1
3
5
E. Gutknecht , M. Kersale , F. Kessouri , C. Lathuilière , L. Marie , J. Marmain , P. Marsaleix , C. Perruche ,
1
5
410
2
1
9
7
A. Petrenko , G. Reffray , M. Sourisseau , V. Taillandier , I. Taupier-Letage , P. Testor , B. Thouvenin , C.
3
6
Ulses and G. Eldin
1
Aix-Marseille Université; UM110 CNRS, IRD, Université de Toulon, Mediterranean Institute of
Oceanography, OSU Institut Pythéas, Marseille, France
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
Ces travaux sont déclinés sur les 2 façades (Atlantique et Méditerranée), entre l'échelle hauturière et
régionale. Les modèles du CMEMS utilisés pour les tests de forçage aux OBCs biogéochimiques sont
BIOMER4 pour le global et BFM pour la Méditerranée. Les simulations sont réalistes afin de pouvoir les
comparer aux données et sont opérées pour une période de simulation commune sur chaque façade avec
les différents modèles. Les configurations impaires régionales (R1 et R3) présentent des OBCs situées loin
du domaine d’étude, alors que les configurations paires (R2 et R4) ont des OBCs proches du domaine
d’étude.
38
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
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 intra-daily, intra-seasonal to seasonal.
39
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.
Figure: Couverture du réseau représenté par les différentes missions flotteurs effectuées depuis la mise en
place du réseau BioArgoMed. Les lieux de déploiement sont indiqués par des carrés et les lieux du dernier
relevé par des cercles. Accolé à chaque cercle, les identifiants de mission active sont indiqués en noir, les
identifiants de mission terminée avec nombre de relevés sont indiqués en gris. Le type de charge utile sont
aussi renseignés, en fond vert (capteurs optiques de fluorescence chlorophylle et CDOM, et d'éclairement),
en fond bleu (capteurs optiques, optode mesurant la concentration en oxygène dissous, SUNA mesurant la
concentration en nitrates). Le trajet de la campagne de maintenance du réseau de 2015 est représenté en
rouge.
40
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.
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.
Figure: Schematic of the structuring of the Ocean State Report in four different chapters
41
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
2
Mercator-Ocean, Ramonville Saint Agne, France, 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 “eddy-resolving”
resolution to take 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.
Figure: Sea Ice Thickness Distribution in the Amundsen basin for March 2011 according to the five ([0.0.6m], [0.6-1.3m], [1.3-2.2m], [2.2-3.8m], [3.8-7.2m]) LIM3 sea ice model categories. Observations (in black)
are from the Unified Sea Ice Thickness Climate Data Record. The black dots represent the measuring points
shown in the red boxes of the upper right caption. Collocated outputs from experiments performed with the
CREG configuration driven by 7 different atmospheric forcings (CFSR, CGRF, MERRA, JRA55, ERA-Interim,
NCEP-R2 and ECMWF IFS) are shown. Vertical bars are the mean estimates (observations in black and 7
different colours for the experiments).
42
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/)
42. Sur le parc national des Gliders
Pascale L’Herminier
LOPS IFREMER ZI de la Pointe du Diable. 29280 Plouzané
43
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 (27.73-27.75
-3
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 1979-2015 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 releases them at predetermined
dates.
Figure: Positions of Argo profiles available over January-April 2015 in the North-Atlantic Ocean. Black dots:
MLD<700m; Colored dots: MLD>700m. Superimposed are the 1000m-isobath (thin black line) and the
Absolute Dynamic Topography (cm) averaged over January-April 2015 (gray contours). The MLD revealed
that a major deep convective activity occurred over an area extending from the interior of the Labrador Sea
to the Irminger Sea. The MLD reached 1800m in the Labrador Sea, which is similar to the deepest MLD
observed since the mid-90s but shallower than those observed in the early-90s. 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.
44
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 longterm monitoring of the oceanic environment still suffers from being fed by observations from inherently shortduration 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 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
45. Le COPERNICUS Marine Environment Monitoring Services (CMEMS) et ses actions de
Recherche et Développement associées
P.Y. Le Traon
Mercator Ocean, Ramonville St Agne
Fin 2014, Mercator Ocean a reçu une délégation de l’Union Européenne pour mettre en place la phase
opérationnelle du CMEMS. Le service a été mis en place dès avril 2015 en assurant une continuité avec
les systèmes développés dans le cadre des projets de R&D (FP7 et H2020) MyOcean-1/2 et Follow On.
CMEMS fournit un service unique de suivi de l’océan global et des mers régionales européennes à partir
d’observations satellite et in-situ et de systèmes d’analyse et de prévision océanique. L’organisation du
CMEMS s’appuie sur un fort partenariat européen avec plus de 50 instituts impliqués dans le service et son
évolution. Une présentation générale du CMEMS et de son organisation sera donnée. Les principales
actions menées en 2015 et 2016 seront décrites ainsi que l’organisation des activités de R&D. Celles-ci
sont conduites dans le cadre des activités des centres de données et de modélisation du CMEMS (TACs et
MFCs), dans le cadre des appels d’offres CMEMS R&D Service Evolution et dans le cadre d’actions
externes nationales (e.g. GMMC) et européennes (e.g. H2020). Les liens entre le GMMC et CMEMS seront,
en particulier, discutés. Les enjeux à moyen terme/long terme pour CMEMS et pour Mercator Ocean et la
communauté scientifique associée (GMMC) seront donnés en conclusion.
46
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 seasonally-reversing
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-toyear 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 mixedlayer 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
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
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.
Figure: Schematics of the major contributors to the Earth Energy Balance
48
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), Thierry Penduff (2), Julien Le Sommer (2), Jean Marc Molines (2).
(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.
Figure: Low-frequency (T > 18 months) Sea Level Anomaly standard deviations computed over the period
July 1994 – July 2011 from (top) the 1/ 4° AVISO dataset and (bottom) the 1/ 12° "hindcast" experiment
driven by the full range of atmospheric timescales. The agreement model-observations is quite remarkable,
indicating the progress toward greater realism made with the ORCA12 model.
49
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.
Figure: Sea surface height. Reference solution on the aligned grid (A); solutions on the 45° rotated grid with
staircase-shaped boundary with optimized (B) and conventional (C) boundary conditions.
50
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 in-situ 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.
http://www.euro-argo.eu/.
Figure: En mai 2016: Surlignés en Jaune les Pays Membres , en Verts les pays Observateurs et Blancs les
Pays qui travaille sur leur entrée dans l'ERIC
51
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 in-situ 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.
http://www.euro-argo.eu/EU-Projects-Contribution/MOCCA
Figures: Recettes des flotteurs MOCCA au bassin d'essais d'Ifremer en Mai 2016
52
52. Performance and quality assessment of the 1992-2015 GLORYS2V4 ocean reanalysis
1
1
2
1
1
1
1
1
L. Parent , G. Garric , E. Greiner , O. Legalloudec , C. Régnier , C. Bricaut , B. Levier , M. Drévillon and Y.
1
Drillet
1
2
CLS, Ramonville Saint Agne, France
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.
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.
53
55. Meso and submesoscales in the tropics: observability from altimetric and modelled SSH
Michel Tchilibou, L. Gourdeau, F. Marin, and R. Morrow
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 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.
E
Figure: Meridional (13°S-3°S) SSH spectra at 163 for the 1/36° hourly data with tides (blue), without tides
(green), 5 day averaged (Cyan). In red, the spectrum for the 1/12° 5 day averaged data. For references the
-2
-5
k and k curves are plotted. Compared to the 1/12° model the 1/36°model is more energetic for
-5
wavelengths shorter than 300 km. Using 5 day outputs, the two models exhibit a similar k slope (250-70 km
wavelength range). Using hourly outputs, the SSH spectrum flattens for wavelength below 70 km. This is the
signature of high frequency motions that project onto small scales. The model including barotropic and
-1
baroclinic tides is more energetic and exhibits a k slope for the “mesoscale” range consistent with altimetry
in this area (Richman et al., 2012).
54
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.
55
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).
Figure: Flotteurs Français ARGO (de gauche à droite ARVOR, PROVOR BIO, PROVOR DO, DEEP
ARVOR), et Equipe Soutien Instrumental Argo France (Nathanaële Lebreton et Noé Poffa) et Equipe
Soutien Instrumental Euro Argo (Grigor Obolensky et Romain Cancouët) collaborant pour une qualification
de flotteurs au bassin IFREMER Brest en mai 2016. (Accompagnés sur la photo de Francine Loubrieux :
Secrétariat COA (cellule opérationnel Argo) / secrétariat Euro-argo / secrétariat de Sylvie Pouliquen ; et de
Floriane Le Floch, stagiaire DUT en statistiques).
56
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.
57
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 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.
Figure: Histogramme de rang de la concentration le 15 mars 2006 pour un ensemble de 88 membres et des
observations satellite. Cela représente la distribution des données d'observation dans les quantiles de
l'ensemble. Le rang 1 étant le minimum, le rang 88 le maximum, le rang 44 la médiane. S'il y a des valeurs
dans le rang 0 cela signifie que la valeur de concentration de glace de l'observation est inférieure au
minimum de l'ensemble en ce point. S'il y a des valeurs dans le rang 89 cela signifie que la valeur de
concentration de glace de l'observation est supérieure au maximum de l'ensemble en ce point. Un
histogramme de rang parfait est un histogramme plat.
58
61. Assimilation variationnelle de données de données altimétriques pour une configuration
Nord-Atlantique au 1/4°
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 (Nord-Atlantique 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 alongtrack 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.
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-BiscayIrish" (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
59
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. 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.
60
66. Observation impact studies with the Mercator Ocean analysis and forecasting systems
Mathieu Hamon, Elisabeth Rémy, Jean-Michel Lellouche, Victor Turpin, Olivier Legalloudec, Pierre-Yves 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 nonobserved 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.
Figure: SARAL/AltiKa Information Content (Degree of freedom of the system divided by the number of
st
observations, 2°x2° – smoothed estimate) in the Mercator-Océan Real time 1/4° global system – 1
semester 2015.
61
67. Optimizing observation networks combining ships of opportunity, gliders, moored buoys and
FerryBox in the Bay of Biscay and English Channel
Julien Lamouroux (1), Guillaume Charria (2), Pierre de Mey, and Matthieu Le Hénaff (4)
(1) Mercator-Océan – Toulouse
(2) LOPS Ifremer – Brest
(3) LEGOS – Toulouse
(4) CIMAS/AOML - Miami
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.
Figure: (a) Ferrybox transects and Glider section (background: English Channel bathymetry map).
-1/2
f T -1/2
(b) Eigenspectrum of the projected Representer Matrix χ=R HP H R
relative to the Glider/Ferrybox
arrays. The most efficient network is logically the network collecting the larger number of observations, i.e.
the one based on the glider and FerryBox (27 eigv > 1). However, it is noteworthy that results for the onlyFerryBox network are very close (24 eigv > 1), when the network based on a single glider only constrains 11
degrees of freedom of the observed system. This indicator highlights that a glider deployed in this region, as
a complement to the already existent only-FerryBox network, does not improve significantly the
performances of this latter. These poor capabilities of the glider can be explained by its limited speed in a
region where the ocean dynamics is mainly tidally-driven, with a most energetic semi-diurnal component.
Furthermore, since most of the model error cells have a signature in surface during the period (not shown),
the high frequency sampling of the surface layer, allows the FerryBox to capture most of these model error
structures, and reinforces therefore its surface observation efficiency.
62
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
1
Vincent Echevin , Colas F. , Correa D. , Guttierez D. , Pous, S. , Aumont O. , Espinoza D. , Testor, P. ,
4
3
3
3
3
3
1
H. Demarcq , Fuda J.-L. , Benabdelmoumene H. , Bachelier C. , M. Campos , Ortlieb L and A.
1
Sifeddine
1
2
3
4
LOCEAN, UPMC/IRD/CNRS, IMARPE, Peru, Division Technique INSU, 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 2015-2016 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 highresolution, 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.
63
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 méso-échelle. 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.
Figure: (Haut) Salinité de surface mesurée par SMOS entre le 27 février et le 6 mars 2014 dans le nord est
du Pacifique tropical. Les courants OSCAR sont superposés (flèches) à la salinité. Ils permettent d’indiquer
-11
la présence de tourbillons (rose, critère Okubo-Weiss à .8 x10 ) cohérente avec le champ de salinité. Ces
tourbillons sont advectés vers l’ouest avec le NEC (position représentée par la ligne noire) en direction du
mouillage central de la campagne SPURS2 (étoile).
(Bas) L’historique de la position du NEC (ligne noire) et de la présence des tourbillons (points roses) met en
avant la saisonnalité du processus et le lien entre NEC et tourbillons.
64
72. Modélisation réaliste à haute résolution de la formation d'eau dense en Méditerranée nordoccidentale (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 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 déstratification de la zone. En hiver, le bilan contribution de
l'advection latérale qui au contraire re-stratifie la zone.
65
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) Météo 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.
Différence en SST
Figure: Différence en SST pour les mois de DJF 2013 après une intégration de 6 mois de ORCA025 forcé
par les processus d'intéraction océan-vague. Le forçage en vague est fourni par les prévisions du modèle
MFWAM (Météo France). La simulation de contrôle (CTRL) ne contient pas de forçage en vague; la
simulation CS introduit la force de Coriolis-Stokes; la simulation STRESS ampute le stresse de surface de la
partie servant à la croissance des vagues et initialise le coefficient de frottement à partir des valeurs de
sortie de MFWAM; la simulation LANG contient une paramétrisation des cellules de Langmuir de Qiao et al
2004; la simulation C&B applique un coefficient de Craig et Banner diagnostiqué à partir du flux d'énergie
cinétique turbulente lié au déferlement de vague et calculé explicitement par MFWAM. La simulation WAVE
applique les processus des simulations C-S, STRESS et CB simultanément.
66
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.
67
75. Une nouvelle paramétrisation des coefficients de transfert turbulents entre l’atmosphère et la
glace de mer dans NEMO
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 Lüpkes et Gryanik (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. 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.
Figure: First column: New drag coefficient computed with Lüpkes & Gryanik (2015) turbulent transfer
coefficient parameterization between LIM3 sea-ice and ECMWF atmospheric forcings for March (upper row)
and September (lower row) over the 2007-2013 period.
-3
Second column: Difference between the new drag coefficient and the actual constant value (1.4x10 ) used
in NEMO. In March, stronger drag coefficients are observed in the marginal ice zone, while weaker values
are found over sea-ice due to atmospheric stability.
68
76. Interactions océan-atmosphère-vagues en mer d’Iroise
1
1
1
1
1,2
1
Valérie Garnier , Joris Pianezze , Mickael Accensi , Thierry Reynaud , Marie-Noëlle Bouin , Louis Marié ,
3
1
1
1
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 OASISMCT.
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
69
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 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.
70
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 TC-induced 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.
Figure: Climatological model SSS from the model during June–November with black dots indicating the daily
positions of TC selected in the (a) ‘‘plume waters’’ and (c) ‘‘open ocean waters’’. Temporal evolution of TCinduced SST cooling (in ºC) within 200 km of all TCs tracks in model simulations (REF, NO-RUNOFF) and in
observations (OBS) in the (b) ‘‘plume waters’’ and (d) ‘‘open ocean waters’’. SST anomalies are calculated
with respect to pre-storm SST (averaged SST from day-10 to day-3), using the entire 1998–2012 period.
Color shading indicates the 1/2 standard deviation around the mean composite value for REF experiment.
71
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 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 sudest remontant l'Amérique du Sud explique en effet en partie les difficultés des modèles de vagues à simuler
l'état de mer.
Figure: Hauteur significative de la mer totale (m) de la bouée Pierres Noires, située en mer d'Iroise,
(données du Cerema) et de WW3 pour une simulation de référence et une simulation avec les forçages de
courants de surface.
72
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.
73
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.
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.
74
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.
75
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 COSSTT 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.
76
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 , Patrick
2
1
2
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 Sud-Ouest 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.
Figure: Surcote modélisée le 03/01/2013 lors du passage de la tempête DUMILE. Les isobares 1010, 1000
et 980hPa sont représentées.
77
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).
Figure: Réseau de flotteurs Argo-O2 en Méditerranée Occidentale de 2014 à 2016 (projet GMMC MOOXY).
Parmi les 9 flotteurs déployés, un exemple des données d’O2 montrant un signal du mélange hivernal près
de la zone centrale du Golfe du Lion en mars 2015. La dispersion de la nouvelle masse d’eau dense (riche
en oxygène) est observée en avril 2015 (flotteur WMO 6901464).
78
87. Multi-year prediction of Marine Productivity in the Tropical Pacific
1,3
1
1
1
2
2
Roland Séférian , Laurent Bopp , Marion Gehlen , Didier Swingedouw , Juliette Mignot , Eric Guilyardi ,
1
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 sciencebased 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 physicalbiogeochemical forecasting systems.
88. An overview of BIOgeochemical
developments & perspectives
MERcator
(BIOMER)
operational
system:
recent
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-the-art
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-
79
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 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
80
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
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 longlasting 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 physical-biogeochemical 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.
81

here (in French)

Transcription

Documents pareils

playlist-oceanique

Monitoring of deep ocean convection

Réseau_G3H2O (octobre 2014)

Prix FAI : 122 900 €

Télécharger - Les Sables d`Olonne

LES C ONTINENTS ET LES OCEANS

Impact Campus - Genevieve Toupin

L 14364 F: 7,50

O Pack Initiation O Pack Autonomie O Pack Perfectionnement O