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Journées Scientifiques LEFE/GMMC 2016 7 au 9 juin 2016
Université de Toulon
Campus de Toulon – Bât. PI – Amphi FA001
70 Avenue Roger Devoucoux 83000 TOULON
Recueil des
Résumés de Communications
1er Juin 2016
Les journées sont organisées par le Groupe Mission Mercator Coriolis dans le cadre du programme LEFE (les Enveloppes Fluides et l'Environnement) de l'Institut National des Sciences de l'Univers du CNRS.
Contact: [email protected], [email protected]
2
Liste des communications (dans l'ordre d'apparition dans le programme)
1. Performance and quality assessment of the forthcoming Copernicus Marine Service global
ocean monitoring and forecasting real-time system .............................................................................. 5
2. MEDRYS, high-resolution reanalysis of the Mediterranean Sea over the period 1992-2013 ......... 5
3. Toward an improved representation of the Arctic ocean and sea ice states: an overview of the
FREDY and ArcticMix projects ................................................................................................................. 6
4. Global Reanalysis of Ocean BioGeochemistry: GREEN-GROG ......................................................... 6
5. Quelle est la part chaotique vs déterministe de la variabilité océanique interannuelle-à-
décennale ? - Intérêt d'une approche ensembliste. ............................................................................... 7
7. Data assimilation in ¼ ° coupled physical-biogeochemical model of the North Atlantic: use of
error modelling based on stochastic parameterizations of biogéochemical uncertainties. ................... 8
11. L’assimilation des spectres de sentinel-1A dans le modèle de vagues MFWAM: Conséquences
sur le couplage avec l’océan .................................................................................................................... 9
13. Fine scale structures in an Anticyclonic eddy off Cape Verde Peninsula observed from Gliders
10
14. Impact of ENSO diversity on the Oxygen Minimum Zone off Peru/Chile ................................. 11
15. Influence of the oceanic chlorophyll on the upper Tropical Atlantic Ocean ............................. 11
18. SIMBAD, a SIMplified Boundary Atmospheric layer moDel for ocean modeling purposes ...... 12
19. The seamless and multi-model coupling between atmosphere, land, hydrology, ocean, waves
and sea-ice models based on SURFEX using OASIS3-MCT .................................................................... 12
20. Wave-driven mixing in open water and sea ice ........................................................................ 13
21. Sea Surface North Atlantic subtropical gyre in 2012-2014 : salinity, temperature and currents
(from an analysis of in situ, satellite and Mercator PSY2V4 nowcasts). ............................................... 13
22. Enjeux et frontières de la modélisation des échelles kilométriques pour les systèmes
opérationnels globaux. .......................................................................................................................... 14
24. Projets contribuant à l’élaboration d’une capacité d’Océanographique Côtière Opérationnelle
nationale au SHOM ............................................................................................................................... 15
27. ReNHFOR (Research and Networking for High Frequency Oceanographic Radars) ................. 17
28. CROCO (Coastal and Regional Ocean Community model) ........................................................ 17
30. HOMONIM Phase-II : Une contribution à l’amélioration de la prévision des submersions
marines sur l’Outre-Mer ........................................................................................................................ 18
32. ILIAC: Influence des Conditions limites aux frontières sur la circulation côtière de Nouvelle-
Calédonie ............................................................................................................................................... 19
35. Les configurations couplées physique-biogéochimie à Mercator Océan : simulations
interannuelles et temps réel ................................................................................................................. 20
3
36. Le projet AMICO-BIO : Action de Modélisation Intégrée Côtière Opérationnelle 3D couplée
physique BIOgéochimique ..................................................................................................................... 20
37. Multi-scale interactions in the OMZ off Peru: AMOP observations and modelling .................. 21
38. Evaluation du réseau BioArgo : étude d’un cas-test en Mer Méditerranée ............................. 22
40. Evaluation of 7 atmospheric datasets in the Arctic Ocean over the period 2007-2014 ........... 23
41. CORA4.2: A global delayed time mode validated in-situ dataset ............................................. 23
42. Sur le parc national des Gliders ................................................................................................. 24
45. Les COPERNICUS Marine Environment Monitoring Services - CMEMS .................................... 25
48. DRAKKAR: Coordination de simulations à haute résolution de l'océan global et de
développements du système de modélisation de l'océan NEMO ........................................................ 26
49. PACO Vers une meilleure paramétrisation de la côte et des conditions aux limites dans les
modèles d'océan ................................................................................................................................... 26
50. Euro-Argo: a new European Research Infrastructure for climate change research and
operational oceanography .................................................................................................................... 27
51. Le projet MOCCA: Monitoring the Ocean Climate Change with Argo ...................................... 27
52. Performance and quality assessment of the 1992-2015 GLORYS2V4 ocean reanalysis ........... 27
53. Minimum/maximum et moments statistiques: cohérence et application au contrôle qualité
automatique .......................................................................................................................................... 28
54. The intraseasonal equatorial Kelvin wave activity during El Niño ............................................ 28
55. Meso and submesoscales in the tropics: observability from altimetric and modelled SSH ..... 28
56. Etat des lieux quant à la modélisation explicite de la marée globale avec NEMO ................... 29
59. Bias correction of SMOS Sea Surface Salinity in a Global Ocean Forecasting System at 1/4°. . 30
60. Impact of ocean-sea-ice modelling uncertainties on the reliability of ensemble simulations . 30
61. Assimilation variationnelle de données de données altimétriques pour une configuration
Nord-Atlantique au 1/4° ........................................................................................................................ 31
63. An Observing System Simulation Experiment to evaluate the impact of SWOT in a regional
data assimilation system. ...................................................................................................................... 32
64. Adaptive tuning of observational errors in the forthcoming Copernicus Marine Service global
ocean monitoring and forecasting real-time system ............................................................................ 32
65. Impact de différents jeux d'observation altimétrique dans les systèmes Mercator via
l'utilisation d'OSSE ................................................................................................................................. 32
66. Observation impact studies with the Mercator Ocean analysis and forecasting systems........ 33
68. Downscaling model errors in the Bay of Biscay ........................................................................ 34
70. The coastal impact of the 2015-2016 El Niño off Peru : preliminary results from a glider cruise
and regional modelling experiments ..................................................................................................... 34
71. Observation de la dynamique de la salinité de surface : Apport des mesures faites par SMOS
35
4
72. Modélisation réaliste à haute résolution de la formation d'eau dense en Méditerranée nord-
occidentale (programmes MerMex et HyMeX) (voir No21) ................................................................. 35
73. Prise en compte de l'effet des vagues dans Nemo à l'échelle globale ...................................... 36
74. Ocean response and feedback to tropical cyclones .................................................................. 36
75. Une nouvelle paramétrisation des coefficients de transfert turbulents entre l’atmosphère et
la glace de mer dans NEMO .................................................................................................................. 36
76. Interactions océan-atmosphère-vagues en mer d’Iroise .......................................................... 37
77. Titre: Une couche limite atmosphérique simplifiée basée sur des champs d’ajustement ....... 37
79. Cas test “ondes internes” COMODO ......................................................................................... 38
80. Utilisation des courants Mercator dans le modèle de vagues côtier à haute résolution de
Météo-France ........................................................................................................................................ 38
81. High-Resolution modeling along the North-Western Mediterranean coasts using NEMO:
assessment and impact on the larger scale circulation ........................................................................ 39
83. Approximation de la dérive de Stokes pour toutes profondeurs .............................................. 40
84. Bringing GODAE OceanView to the coastal ocean: The GOV Coastal Ocean and Shelf Seas Task
Team 41
86. Intensification des mesures d’oxygène en Méditerranée Nord-Occidentale à l’aide du réseau
Argo-O2 ................................................................................................................................................. 42
87. Multi-year prediction of Marine Productivity in the Tropical Pacific ........................................ 42
88. An overview of BIOgeochemical MERcator (BIOMER) operational system: recent
developments & perspectives ............................................................................................................... 43
89. Global physical/biogeochemical coupling for the 20th century ............................................... 43
90. Superparameterization of ocean dynamics for tracer transport models ................................. 43
91. Mesoscale to Submesoscale variability during the OUTPACE cruise: Contrasting Biological and
Physical regimes in the oligotrophic SW Pacific .................................................................................... 44
92. A novel approach dedicated to build a climate oceanographic observatory in the central South
Pacific: THOT (TaHitian Ocean Time series) .......................................................................................... 44
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PRESENTATIONS ORALES
1. Performance and quality assessment of the forthcoming Copernicus Marine Service global ocean monitoring and forecasting real-time system
J.-M. Lellouche
1, O. Le Galloudec
1, E. Greiner
2, G. Garric
1, C. Régnier
1, J. Paul
1, M. Clavier
1, M.
Drévillon1 and Y. Drillet
1
1Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France
2CLS, Ramonville Saint Agne, France
Contact: [email protected] Mercator Ocean currently delivers in real-time daily services (weekly analyses and daily forecast) with a global 1/12° high resolution system. The model component is the NEMO platform driven at the surface by the IFS ECMWF atmospheric analyses and forecasts. Observations are assimilated by means of a reduced-order Kalman filter with a 3D multivariate modal decomposition of the forecast error. It includes an adaptive-error estimate and a localization algorithm. Along track altimeter data, satellite Sea Surface Temperature and in situ temperature and salinity vertical profiles are jointly assimilated to estimate the initial conditions for numerical ocean forecasting. A 3D-Var scheme provides a correction for the slowly-evolving large-scale biases in temperature and salinity. Since May 2015, Mercator Ocean opened the Copernicus Marine Service (CMS) and is in charge of the global ocean analyses and forecast, at eddy resolving resolution. In this context, R&D activities have been conducted at Mercator Ocean these last years in order to improve the real-time 1/12° global system for the next CMS version in 2016. The ocean/sea-ice model and the assimilation scheme benefit among others from the following improvements: large-scale and objective correction of atmospheric quantities with satellite data, new Mean Dynamic Topography taking into account the last version of GOCE geoid, new adaptive tuning of some observational errors, new Quality Control on the assimilated temperature and salinity vertical profiles based on dynamic height criteria, assimilation of satellite sea-ice concentration, new freshwater runoff from ice sheets melting. This presentation doesn’t focus on the impact of each update, but rather on the overall behavior of the system integrating all updates. This assessment reports on the products quality improvements, highlighting the level of performance and the reliability of the new system.
2. MEDRYS, high-resolution reanalysis of the Mediterranean Sea over the period 1992-
2013 Jonathan Beuvier
1,2, Mathieu Hamon
1, Samuel Somot
2, Jean-Michel Lellouche
1, Eric Greiner
3,
Thomas Arsouze4, Karine Béranger
5, Florence Sevault
2, Marie Drévillon
1, Yann Drillet
1
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
Contact: [email protected] 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 z-levels), 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.
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This presentation shows the results of the two versions of MEDRYS, in terms of assimilation statistics, heat and salt contents variability, surface circulation and high-frequency variability. The uses of the reanalysis and of its twin free run in regional climate modelling studies or to force biogeochemical models at the scale of the Mediterranean Sea are also presented.
3. Toward an improved representation of the Arctic ocean and sea ice states: an overview
of the FREDY and ArcticMix projects Camille Lique, Claude Talandier, Fabrice Ardhuin Laboratoire d’Océanographie Physique et Spatiale, Brest, France Contact: [email protected] 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 Contact: [email protected] 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 physical-biogeochemical 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
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state will provide a reference for the assessment of Earth system models over the historical period. The project follows up on PPR GREEN- MERCATOR II, which was funded for three years and ended in December 2014. The long-term objective is to build the capacity at Mercator Océan for providing weekly to seasonal forecasts and multi-annual reanalysis of ocean biogeochemcal state at regional and global scales, in response to scientific and end-users needs (e.g. fisheries, national environmental agencies, local communities). In line with these long-term objectives, the main goals of 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 multi-annual global biogeochemical reanalysis.
5. Quelle est la part chaotique vs déterministe de la variabilité océanique interannuelle-à-
décennale ? - 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 Contact: [email protected] Turbulent OGCMs at ~1/4° resolution are now progressively replacing laminar OGCMs (~1-2° resolution) in the coupled ocean-atmosphere models used for decadal and climate projections. In the turbulent regime, the ocean is, like the atmosphere or the full coupled climate system, chaotic in nature, governed by non-linear equations which couple various spatio-temporal scales. As a consequence, a substantial amount of variability is shown to spontaneously emerge in turbulent ("eddying") OGCMs under climatological atmospheric forcing (i.e. identically repeated from year to year and thus devoided of any Interannual variability). Most importantly, this intrinsic variability was shown to cascade to Interannual-to-multidecadal and basin scales (e.g. Penduff et al 2014, Sérazin et al 2015, Gregorio et al, 2015). It has now become crucial to better understand and characterize this chaotic low-frequency intrinsic variability (LFIV) of the ocean under a fully-varying atmospheric forcing, and to examine to what extent the atmospheric forcing may influence the intrinsic modes of ocean variability (e.g. modulate, damp, pace). In this presentation, we will argue that a probabilistic approach, based on a large ensemble simulation, can provide a useful framework in which to investigate these questions. As part of the OCCIPUT project (Penduff et al 2014), we have designed and performed a large ensemble (50 members) of global ocean/sea-ice hindcasts at 1/4º resolution over the last 56 years (1960-2015). The intrinsic and the forced variability of the ocean are thus simulated simultaneously, under a fully-varying realistic atmospheric variability, and can be estimated separately from the ensemble spread and the ensemble mean, respectively. The focus of the presentation will be on the Interannual-to-decadal variability of ocean quantities with a potential impact on the climate system, such as Sea Surface Temperature (SST), Meridional Overturning Circulation (MOC), and upper Ocean Heat Content (OHC). We will discuss the potential implications and applications of these new methodological developments and scientific results for future atmosphere-ocean coupled simulations/projections, for operational oceanography (oceanic reanalyses, forecasts), and for the interpretation of observational databases.
6. Towards an Ensemble Prediction System at Mercator Ocean
Giovanni Ruggiero, Charles-Emmanuel Testut, Clément Bricaud and Gilles Garric Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France Contact: [email protected] 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.
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The MO main interest is to delivery reliable estimates of the uncertainties associated to the ocean state estimation, since these estimates may represent a valuable piece of information for decision makers as well as for the scientific community. One important ingredient in the quest for a reliable Ensemble Prediction System (EPS) is the modeling of model errors. In our system, model error has at least three important sources: i) surface boundary conditions, ii) unresolved physics and iii) unknown parameters. In the MO-EPS these sources of uncertainties are modeled by parametric stochastic models and the parameters are chosen/adjusted to produce correct error-spread relation. We will present some recent developments concerning the set-up of the future MO-EPS. More specifically, results from free ensemble simulations of a global configuration – ORCA025 - and a regional Arctic configuration – CREG025, will be presented. Focus will be given on the analysis of some probabilistic metrics such as rank histograms, which measures the ensemble consistency in terms of ensemble spread, and continuous rank probabilities score, which measures the degree of reliability of the system.
7. Data assimilation in ¼ ° coupled physical-biogeochemical model of the North Atlantic:
use of error modelling based on stochastic parameterizations of biogéochemical uncertainties.
Florent Garnier, P. Brasseur, J.M. Brankart, E. Cosme and J. Verron LGGE/MEOM, BP53, 38041 Grenoble. Contact: [email protected] Since biogeochemical formulations are still based on empirical laws, it is now well established that the uncertainties inherent to the model complexity and its associated biogeochemical fluxes strongly impact the biological response. Improving model representation therefore requires to properly describe model uncertainties and their consequences. Moreover, in the context of ocean colour data assimilation, one of the major issue rely on our ability to properly characterize the model uncertainty (or equivalently the model error) in order to maximize the efficiency of the assimilation system. For that purpose, we propose in this presentation a generic approach based on random processes to simulate some of the major biogeochemical uncertainties of a North Atlantic NEMO/PISCES configuration at 1/4° and evaluate its impacts on the solution. In the prospect of ocean colour data assimilation, the relevance of this probabilistic approach will be demonstrated by considering a sequence of analysis (one update at one time step) of a one-year 60 member ensemble simulation performed from these stochastic parameterizations. During this first experiment, the SeaWIFS ocean colour data are integrated using an Ensemble Transform Kalman Filter (ETKF) analysis scheme and the non gaussian behaviour and non linear relationship between variables are taken into account using anamorphic transformations. More specifically, we will show in this presentation that the analysis of high resolution SeaWIFS data improves the representation and the ensemble statistics of chlorophyll concentrations.
8. A parametric optimization tool for the calibration of complex biogeochemical models.
Sarah Tavernel; M. Gehlen; C. Ethé; O. Aumont IPSL/LSCE, UMR8212 CEA-CNRS-UVSQ, orme des Merisiers, Bât. 712, 91191 Gif-sur-Yvette Contact: [email protected] 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
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data constraint. The model is optimised starting from a first guess of parameters based on 'expert judgment'. The skill of the optimized model version is assessed against independent data derived from remote sensing (phytoplankton groups), as well as in situ biogeochemical and biological observations.
9. Localisation et hybridation de covariances échantillonnées pour l'assimilation de
données Benjamin Ménétrier (1), Thibaut Montmerle (1), Yann Michel (1), Loïk Berre (2), Thomas Auligné (3), Anthony Weaver (2) (1) CNRM - Toulouse (2) CERFACS – Toulouse (3) JCSDA – College park - Maryland Contact: [email protected] La localisation et l'hybridation sont deux méthodes utilisées en assimilation de données pour améliorer la précision de covariances échantillonnées à partir d'un ensemble de prévisions. Par une connaissance théorique des propriétés statistiques du bruit d'échantillonnage affectant ces covariances, il est possible d'optimiser la localisation de façon objective (Ménétrier et al. 2015a,b). L'implémentation pratique de cette méthode permet de calculer des fonctions de localisation à partir de l'ensemble seul, avec un coût de calcul faible. Une étude récente (Ménétrier et Auligné 2015) a montré qu'il était bénéfique de considérer la localisation et l'hybridation conjointement dans le cadre général d'un filtrage linéaire de covariances échantillonnées. Prolongeant les travaux sur la localisation, une méthode objective a été fournie pour optimiser simultanément la localisation et les coefficients d'hybridation. Des preuves théoriques et expérimentales ont montré que cette approche conjointe était systématiquement bénéfique à la précision des covariances échantillonnées. Des exemples seront donnés avec les modèles de circulation atmosphérique ARPEGE et océanique NEMO.
10. Test d'assimilation par méthode d'ensemble dans un modèle de circulation côtière du
Golfe de Gascogne Nadia Ayoub et Pierre De Mey. LEGOS - Toulouse Contact: [email protected] Coastal areas are the places where slow (> O(1 month)) and rapid (O(1day)) dynamics superimpose and interact, driven by different forcings from the open ocean to continental waters. The objective is to understand and charaterize the constraint brought by surface data (sea level and ocean temperature) on both the low- and high-frequency components of the circulation and to determine the consistency of both constraints on the coastal dynamics. We present results from data assimilation runs using an EnKF metthod within a twin-experiment protocol in the Bay of Biscay. Pseudo-observations of SST and SSH are used to constrain the sea level as well as the 3D temperature and salinity fields. The ocean model is the primitive equation code Symphonie developped by P. Marsaleix et al. (Laboratoire d'Aérologie, Toulouse) in a 3kmx3km resolution embedded in MERCATOR-Ocean analyses. The EnKF tool is the SDAP code developed in the team (https://sourceforge.net/projects/sequoia-dap/). We discuss the impact of data assimilation on mesoscale eddies in the abyssal plain, on the slope dynamics and on the hydrology and sea level over the inner shelf.
11. L’assimilation des spectres de sentinel-1A dans le modèle de vagues MFWAM:
Conséquences sur le couplage avec l’océan Lotfi Aouf et Alice Dalphinet
Département Marine et Océanographie / R&D Météo-France - DirOP/MAR/RD
Contact:[email protected] Les vagues jouent un rôle important dans les échanges de flux et de gaz à l’interface 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
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améliorations concernant la prévision de la houle. Ceci ne concerne pas seulement l’estimation de la hauteur significative des vagues, mais aussi les propriétés directionnelles de la propagation des vagues longues. L’assimilation des spectres de vagues fournis par le radar à ouverture synthétique (SAR) de Sentinel-1A (S-1A) dans le modèle de vagues MFWAM va nous permettre de répondre à cette attente. Les spectres de S-1A concernent la partie basse fréquence des spectres de vagues avec une limitation en azimut d’environ 200 m de longueur d’onde. Les produits de niveaux 2 de S-1A fournissent deux modes vagues avec deux angles d’incidence différents. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’impact de l’utilisation des spectres de vagues de S-1A dans le modèle de vagues global MFWAM. La validation des résultats est effectuée avec des données indépendantes comme les altimètres et les bouées. Nous avons également analysé la persistance de l’assimilation dans la période de prévision. Par ailleurs nous avons examiné l’impact de l’assimilation combinée des spectres de S-1A et des altimètres sur les paramètres de couplage pour forcer un modèle d’océan comme le modèle NEMO.
12. Descente en échelles dans l'étude des régions d'upwelling: motivations, résultats
récents et perspectives Xavier. Capet LOCEAN - Paris Contact : [email protected] La communauté nationale est très impliquée dans l'étude des systèmes d'upwelling et de leurs écosystèmes, en particulier par la modélisation. Les efforts réalisés depuis bientôt deux décennies en modélisation régionale réaliste permettent une descente en échelles pour aborder de nouvelles questions, par exemple en lien avec la zone proche du rivage ou les processus sub-kilométriques. Les motivations pour cette descente en échelles sont présentées de même que plusieurs initiatives en cours (Afrique de l'Ouest, Pérou ...). Les perspectives et besoins en terme de raffinement des outils seront également discutés.”
13. Fine scale structures in an Anticyclonic eddy off Cape Verde Peninsula observed from
Gliders Nicolas Kolodziejczyk
1,2, Pierre Testor
1, Alban Lazar
1, Vincent Échevin
1, Gerd Krahmann
3, Alexis
Chaigneau6, Claire Gourcuff
1, Malik Wade
4, Saliou Faye
4 , Phillipe Estrade
4, Xavier Capet
1, and
Patrice Brehmer5
1Sorbonne University (UPMC, Univ Paris 06)-CNRS-IRD-MNHN, LOCEAN Laboratory, 4 place
Jussieu, F-75005, Paris, France 2Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatial, LOPS (CNRS-IRD-Ifremer-UBO), Centre Ifremer,
Pointe du Diable, F-29290, Plouzané, France 3GEOMAR, Kiel, Germany
4LPAOSF/UCAD, Dakar, Senegal
5IRD Bretagne, Brest, France
6IRD, IMARPE, Lima, Peru
Contact: [email protected] Measurements from a joint French and German Glider transect along 14.7°N between Dakar/Senegal and the Cape Verde archipelago in Eastern Tropical North Atlantic during March-April 2014 are used to investigate the transversal structure of an anticyclonic eddy. The anticyclone is centered around 14.7°N-21.6°W with a maximum surface azimuthal velocity of about 0.30 m s-1 and is located in a frontal region separating warm off-shore cooler near-shore surface waters. At depth (below 100 m) the anticyclone presents lower temperature and salinity than the surrounding water masses, but an oxygenated core. An eddy tracking method from surface relative vorticity derived from AVISO altimetry suggests that the anticyclone was formed about around 12°N just off the continental shelf. At depth the anticyclonic core is associated with fine-scale vertical and horizontal structures. These features exhibit vertical density-compensated property gradient at vertical scales between 5-100 m. The spectra of isopycnal salinity and oxygen variance roll off as k-3/5-k-2 in the horizontal wavenumber range 10-100 km (with substantial uncertainties on the exact spectral slope). Overall, the submesoscale features accompanying the eddy are compatible with tracer stirring. Speculations on the impact of such eddies on the tracers ventilation of the North Atlantic Oxygen Minimum Zone are proposed.
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14. Impact of ENSO diversity on the Oxygen Minimum Zone off Peru/Chile
Boris Dewitte
1, I. Montes
2, M. Ramos
3,4, V. Garçon
1, A. Paulmier
1 and A. Oschlies
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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
Contact : [email protected] 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 LEGOS, Toulouse, France Contact: [email protected] The absorption of light by the chlorophyll and related pigments are known to modify the vertical distribution of radiative heating of the euphotic layer, with potential implications on the thermal structure and dynamics of the upper ocean. The influence of the oceanic chlorophyll in the Tropical Atlantic is investigated with long term (1998-2012) ocean simulations based on a regional configuration of the NEMO3.6 model with 1/4° horizontal resolution. The model solar radiation penetration scheme depends on the chlorophyll concentration. Experiments with time and spatially varying concentrations (obtained from satellite ocean color observations) are performed and compared with an experiment forced with constant chlorophyll concentration of 0.05 mg m-3, representative of chlorophyll depleted waters. High chlorophyll concentrations act to warm the sea surface ocean, at the exception of the main tropical Atlantic upwelling regions where high chlorophyll are associated with a significant cooling of the sea surface that reach ~1°C in the Benguela and Senegal upwellings. The processes explaining this cooling are investigated using on-line heat balance and a Lagrangian analysis, with a special focus on the Benguela and Senegal upwelling systems. Results suggest that the Benguela upwelling is particularly sensitive to the biology.
16. SST-Wind mesoscale interactions in the South-East Pacific : mechanisms and
consequences Vera Oerder, François Colas, Vincent Echevin, Sebastien Masson, Christophe Hourdin, Swen Jullien, Gurvan Madec, Florian Lemarié Contact: [email protected] 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
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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 Contact: [email protected] Winds are usually considered to force the ocean, but recent studies suggest that oceanic mesoscale activity, characterized by eddies, filaments and fronts, can also affect the wind field. These structures generate abrupt changes in sea surface temperature (SST), surface pressure and surface currents that could impact the atmosphere dynamics by enhancing/reducing air-sea fluxes, accelerating/decelerating winds, modifying the wind-pressure balance, ... At this time, the detailed processes associated with such coupling, its intensity and significance remain a matter of active research. Here, a state-of-the-art WRF-OASIS-NEMO coupled model is set up over a wide tropical channel (45°S-45°N) at various resolutions (1/4° and 1/12°). Several experiments are conducted in forced, partially (SST feedback only) or fully (SST and current feedbacks) coupled modes, to highlight the effect of resolution and the respective roles of SST and current feedbacks to energy transfers between the ocean and the atmosphere. Oceanic mesoscale activity imprints the energy injection to the marine atmospheric boundary layer. Increasing the oceanic resolution from 1/4° to 1/12° enhances the surface wind energy by 25% in average for fine scales (< 250km), and up to 50% in western boundary currents. This wind energy increase is dominated by SST feedback, current feedback being of secondary order. Alternatively, the wind power input from the atmosphere to the ocean (i.e., wind work) is also strongly modulated by air-sea coupling. At small scales, wind work becomes negative when including current feedback to the atmosphere, while it remains positive when current feedback is neglected. Consequently, including current feedback produces a decrease of total wind work, and therefore a decrease of ocean eddy kinetic energy (EKE) by up to 40%. These results stresses the need for developing high-resolution and fully (SST and current feedbacks) coupled models to correctly assess the energy transfers at mesoscale between the ocean and the atmosphere.
18. SIMBAD, a SIMplified Boundary Atmospheric layer moDel for ocean modeling purposes
Florian Lemarié, G. Samson, J.-L. Redelsperger, H. Giordani, G. Madec, R. Bourdallé-Badie LJK – Equipe AIRSEA, Grenoble Contact: [email protected] L objectif est ici de définir la formulation d un modèle, de complexité intermédiaire entre une formulation bul et un modèle tridimensionnel complet d’atmosphère, ayant la capacité de représenter les processus clés de couche limite atmosphérique importants à méso-échelle et ainsi permettre des ajustements rétroactifs du système couplé. Ce modèle instationnaire stand-alone de couche limite atmosphérique sera forcé en altitude par des données atmosphériques grande échelle provenant de prévisions opérationnelles ou de réanalyses. Ce modèle simplifié permettra une modélisation totalement intégrée du système couplé océan – vagues - atmosphère et sera spécifiquement dérivé pour les besoins de l’océanographie. En effet, de nombreuses boucles de rétroaction au niveau atmosphériques seront intentionnellement négligées, e.g. les boucles impliquant la troposphère. Dans ce poster, nous décrirons les étapes initiales de développement de ce modèle et la stratégie de validation de l’approche proposée
19. The seamless and multi-model coupling between atmosphere, land, hydrology, ocean,
waves and sea-ice models based on SURFEX using OASIS3-MCT Aurore Voldoire
1, Bertrand Decharme
1, Joris Pianezze
2, Cindy Lebaupin Brossier
1, Florence Sevault
1,
Léo Seyfried3, Valérie Garnier
2, Soline Bielli
4, Sophie Valcke
5, Antoinette Alias
1, Mickael Accensi
2,
Fabrice Ardhuin2, Marie-Noëlle Bouin
1,2, Véronique Ducrocq
1, Stéphanie Faroux
1, Hervé Giordani
1,
Fabien Léger1, Patrick Marsaleix
3, Romain Rainaud
1, Jean-Luc Redelsperger
2, Evelyne Richard
3,
Sébastien Riette1
1CNRM - Toulouse
Contact: [email protected]
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Les progrès réalisés par les modèles numériques, associés à la puissance de calcul disponible, permettent aujourd’hui de réaliser des simulations forcées de bonne qualité pour chaque composante du système Terre (atmosphère, océan, vagues, glace, hydrologie continentale…). Cependant, la compréhension et la prévision des phénomènes aux échelles climatique, saisonnière et du temps requièrent la prise en compte de l’interaction de différents compartiments du système, les mécanismes de couplage nécessitant eux-mêmes des recherches plus approfondies. Actuellement, de nombreuses études scientifiques sont basées sur le couplage entre les composantes océan, atmosphère, vagues, glace et hydrologie continentale, et ce à l’échelle globale, régionale et côtière. En France, les équipes utilisant les modèles atmosphériques Arome, Arpège Climat, Aladin Climat et Méso-NH se sont concertées pour développer et partager une interface commune de couplage basée sur le modèle multi-surface SURFEX utilisé dans ces modèles et le coupleur OASIS3-MCT. SURFEX est une surface externalisée développée pour représenter les processus de surface (de type terre, mer, lac et ville) et les flux dans la couche de surface atmosphérique. Pour introduire aisément de nouveaux modèles dédiés à la dynamique océanique, de glace, de vagues et d’hydrologie continentale, une interface a été développée dans SURFEX pour exploiter de manière générique le coupleur OASIS3-MCT qui fait le lien avec les composantes du système Terre autres que l’atmosphère. Ces développements en cours de publication seront décrits, en particulier l’architecture et les principes physiques et numériques de cette interface, en insistant sur la partie océan, glace et vagues. Quelques applications aux échelles globale, régionale et côtière seront présentées.
20. Wave-driven mixing in open water and sea ice
Peter Sutherland, F. Ardhuin, J. Stopa, A. Mouche, B. Chapron, and J.L. Redelsperger LOPS, IFREMER Centre de Brest Contact: [email protected] 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
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Contact: [email protected] 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.
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 Contact: [email protected] L évolution des réseaux d’observations satellite et des capacités de calcul permettent d envisager que les systèmes opérationnels globaux décrivent à l'avenir les échelles spatiales plus fines que le premier rayon de déformation de Rossby, échelles dont on sait qu’elles participent activement au contrôle des propriétés de l’océan superficiel. L’exploration de la capacité de modélisation des échelles ilométriques à l’échelle globale est donc un enjeu important pour l’évolution des systèmes opérationnels. L’absence d’observation routinière de la dynamique de submeso-échelle rend cette exploration particulièrement délicate. Les travaux menés au cours de 15 dernières années nous ont appris qu'un grand nombre de processus participent aux échanges d'énergie entre fines (<100km) et grandes échelles (frontogenèse, instabilité de couche de mélange (MLI), interactions courant /topographie,...). Toutefois, la manière donc se combinent ces processus à l’échelle du bassin et au fil de l’année est encore mal connue. Dans cette présentation, nous décrirons les résultats obtenus au moyen d’une simulation pluriannuelle de la dynamique de l’Atlantique Nord dans une configuration du modèle NEMO au 1/60° avec 300 niveaux verticaux. Nous décrirons la variabilité spatiale et temporelle de l'activité de sub-mésoéchelle en termes de spectre de nombre d’onde et de variance des propriétés de fine échelle. Nous montrerons en particulier comment la frontogenèse et les instabilités de couche de mélange participent à la très forte saisonnalité de l'activité de sub-mésoéchelle dans le gyre subpolaire. Nous montrerons que la saisonnalité de la variance de température à fine échelle est toutefois relativement faible, les fluctuations de température à fine-échelle étant en effet largement gouvernées par l’advection par l’écoulement de mésoéchelle. Nous discuterons enfin les questions soulevées par l'évaluation des modèles de circulation aux échelles kilométriques.
23. MAREMED Project: High resolution modelling in the North Western Mediterranean Sea:
a few insights and challenges on coastal currents simulations. Yann Ourmieres, A. Declerck, A. Molcard, J. Mansui, C. Mazoyer, B. Zakardjian Mediterranean Institute of Oceanography / Toulon University Contact: [email protected] 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,
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a key area featuring islands, abrupt topography and bounded off-shore by the Northern Current (NC), the major current of the area. The nesting is operated with AGRIF in a 2-way mode. The scientific challenges presented will first focus on the model set-up ability to simulate processes at such high resolution. In particular, the high-resolution (HR) contribution to simulate the NC meso-scale features in the zoomed domain is evidenced. Then, the propagation of the HR dynamics generated by NIDOR192 is shown: it appears to be relatively significant just outside the zoom but quickly vanishes downstream, probably being too constrained by GLAZUR64 boundary conditions. Comparisons are also made between observations and modelled coastal currents in a relatively confined area, the Hyères Bay bounded by the “Iles d Or” islands. While NIDOR192 simulates realistic coastal structures and NC intrusions in the bay that were not present in GLAZUR64, the modelled surface currents remain anyway significantly weaker than the average speed recorded by drifters deployed in the bay. When compared to gliders data, the simulated vertical structure of the water column also seems to present some improvements downstream of the zoom, but remains weak at the surface. On going work and leads will be presented on these aspects.
24. Projets contribuant à l’élaboration d’une capacité d’Océanographique Côtière
Opérationnelle nationale au SHOM Valérie Cariou, Bruno Le Squère, Stéphanie Louazel, Guillaume Voineson SHOM Contact: [email protected] La connaissance de l’état de l’océan côtier, de son évolution sur les quelques décennies récentes (ré-analyse), 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 in-situ, satellitaires et modélisées sous forme numérique afin de permettre notamment au secteur privé de développer de nouveaux services à valeur ajoutée, et de
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contribuer plus généralement au développement de l’économie maritime autour de l’océanographie opérationnelle. En attendant, les prévisions océanographiques du SHOM dans le domaine côtier sont déjà accessibles en visualisation et téléchargement sur le site data.shom.fr du SHOM.
25. Apports des séries temporelles à haute résolution de SST et SSS dans les zones
côtières (Marseille, Algérie) Isabelle Taupier-Letage
1, G. Rougier
1, K. Bernardet
2 , E. Godinho
2, Z. Hafidi
2 , C. Bachelier
1,3 , N.
Bhairy1, D. Malengros
1 and P. Guterman
2
Contact: [email protected]
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.
26. ENIGME: EvolutioN Interannuelle de la dynamique dans le golfe de Gascogne et la
ManchE
Guillaume Charria1, Frédéric Vandermeirsch
1, Sylvain Cailleau
2, and the ENIGME's group
1LOPS/IFREMER, Technopôle de Brest-Iroise, BP 70, 29280 Plouzané, France
2Mercator-Océan, Parc Technologique du Canal, 8-10 rue Hermès - Bâtiment C, 31520 Ramonville St
Agne,France Contact: [email protected] 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
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extension, prévoir les évolutions de ces écosystèmes, nous devons aller plus loin dans la description et l'analyse de la variabilité interannuelle passée sur des échelles décadales à pluri-décadales. Le projet en partenariat renforcé ENIGME, soutenu par LEFE/GMMC, est organisé selon trois axes principaux: (a) les évolutions interannuelles (bilans halins, thermiques et dynamiques), (b) l'occurrence des évènements intermittents et de la dynamique mésoéchelle, (c) le niveau de la mer dans les modèles régionaux. A l'issue de la deuxième année de ce projet de 3 ans, nous proposons de présenter quelques résultats récents s'insérant dans le périmètre du projet illustrant quelques avancées sur la compréhension des processus jouant un rôle clé dans les évolutions interannuelles dans le golfe de Gascogne et la Manche. Ces résultats portent, par exemple, sur la dynamique frontale dans le golfe de Gascogne et les variabilités annuelles et interannuelles de l'activité à (sous)mésoéchelle simulée. En perspectives, un chantier dédié au Sud-Est du golfe de Gascogne et au coeur de différents projets (dont ENIGME) sera introduit à titre d'exemple.
27. ReNHFOR (Research and Networking for High Frequency Oceanographic Radars)
Céline Quentin, Louis Marié Contact: [email protected] Résumé : Le projet ReNHFOR a pour objectif de contribuer à la structuration de la communauté nationale de recherche sur les techniques et les applications, opérationnelles et scientifiques, des mesures de courant de surface, d état de mer et de vent par radars Haute Fréquence. L’émergence de ces instruments dans les outils de l’observation côtière pour la surveillance en temps réel de la dynamique côtière a été fortement encouragée en France suite aux projets ECCOP (LEFE/IDAO 2011-2013), SUBCORAD (LEFE/IMAGO 2013-2014), MAREMED (LEFE/GMMC 2015-2016), et leur intégration dans PREVIMER. Un effort international pour la promotion et le partage de données dans un réseau de radars HF mondial a commencé, et l'Europe a également encouragé cette initiative en les intégrant dans le projet JERICO-NEXT. L'objectif du réseau ReNHFOR (Research and Networking for High Frequency Oceanographic Radars) est de fédérer une structure nationale autour des opérateurs de radars HF et de leurs utilisateurs afin de mettre à disposition d'outils pour faciliter l accès aux mesures à travers une infrastructure d’archivage/diffusion des données et de confronter les méthodes d’analyse de ces données. Cela devrait créer des synergies et des collaborations nationales pour développer les usages émergents tel que l’assimilation des données radars HF/VHF par les modèles opérationnels et résoudre les problèmes techniques (partage de fréquences d'émission radio, méthode à haute résolution pour le traitement d'antennes).
28. CROCO (Coastal and Regional Ocean Community model)
Francis Auclair, Rachid Benshila, Xavier Capet, Laurent Debreu, Franck Dumas, Swen Jullien, and Patrick Marchesiello Contact: [email protected] 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.
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Des résultats préliminaires seront montrés sur un cas test idéalisé et sur une simulation avec une bathymétrie réaliste du golfe de Gascogne dans laquelle la côte est maillée à haute résolution.
29. Térritoires Ultra Marins: défis et enjeux
Jérôme Aucan IRD Nouméa. Contact: [email protected]
30. HOMONIM Phase-II : Une contribution à l’amélioration de la prévision des submersions
marines sur l’Outre-Mer Didier JOURDAN
1, Denis PARADIS
2, Laurie BISCARA
1, Sophie CASITAS
1, Héloïse MICHAUD
1,
Audrey PASQUET1, Alice DALPHINET
2, Patrick OHL
2
1SHOM DOPS/HOM, 42 av. Coriolis, 31057 Toulouse. Email : [email protected]
2Météo-France, DirOP/MAR, 42 av. Coriolis, 31057 Toulouse
MOTS CLES : Submersions marines, Surcote, Vagues, Prévision, Vigilance, Opérationnalité. Contact: [email protected] Le projet HOMONIM –Historique, Observation, MOdélisation des NIveaux Marins– est un projet commun du SHOM et de Météo-France, sous maîtrise d’ouvrage de la Direction Générale pour la Prévention des Risques (DGPR) et de la Direction Générale de la Sécurité Civile et de la Gestion de Crise (DGSCGC). La phase-I du projet (2012-2015) a permis d’améliorer le dispositif de Vigilance Vagues-Submersions (VVS) sur les façades métropolitaines en renforçant le réseau d’observations (3 nouveaux marégraphes) et en dotant Météo-France de deux nouvelles chaînes opérationnelles : une de prévision des surcotes et une de prévision des vagues à la côte. La phase-II (2016-2019), dont nous proposons de présenter le programme, vise à poursuivre cet effort d’amélioration et à l’étendre aux départements d’outre-mer. Au titre de l’amélioration continue de la VVS en métropole, trois marégraphes supplémentaires seront installés et des travaux sur la prévision d’ensemble de surcotes ou, plus prospectifs, sur le couplage de modèles de vagues et de niveaux marins à très haute résolution seront menés. Enfin, l’interfaçage de la production opérationnelle issue de ces modèles de vagues et de surcotes avec les systèmes estuariens ou de gestion de crise des Référents Départementaux Innondation sera recherché. La présentation se focalisera sur l’outre-mer, pour lequel le projet prévoit de réaliser deux chaînes opérationnelles de prévision des surcotes, construites sur le noyau HYCOM en version barotrope. Ces chaînes ont vocation à couvrir respectivement le domaine Antilles-Guyane et le sud-ouest de l’océan indien, avec une résolution cible du ilomètre autour des zones d’intérêts (arc antillais, côte guyanaise, îles de la Réunion et Mayotte). Pour la modélisation des états de mer côtiers, plusieurs configurations WW3 seront développées, emboitées dans le modèle hauturier de Météo-France (MFWAM), avec une grille raffinée dont la résolution visée est de quelques centaines de mètres autour des îles et sur la façade guyanaise. Les caractéristiques envisagées pour ces différentes configurations (emprises, résolution, forçages, …) ainsi que la méthodologie et le calendrier prévus pour les construire et les évaluer seront présentés.
31. Développement d'un système de prévision couplé Océan Atmosphère dans l'océan
Indien : Collaboration Mercator Océan Météo-France/DIROI/CRC Edmée Durand (MO), J.Paul (MO), D.Barbary (MF), S.Bielli (LACy) Contact: [email protected] 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
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AROME-CMO1D et (2) d’une configuration régionale dans l’Océan Indien autour de l’Ile de La Réunion pour tester le couplage MesoNH-NEMO3D. Dans ce but, Mercator Océan a développé une configuration régionale REUNION12 sur le domaine AROME-Océan-Indien forcée aux frontières par PSY4 (Global 1/12° de Mercator Océan) à l’aide de l’outil SIREN (www.nemo-ocean.eu). Cette configuration régionale a été livrée, et installée à la DIROI/CRC. De plus une formation de certains membres de la DIROI/CRC à l'outil SIREN a été organisée afin de leur transmettre les connaissances permettant la modification de cette configuration en fonction des besoins de l'équipe. Si l amélioration attendue se confirme, l utilisation des sorties océaniques “haute fréquences” (1) devrait faire l'objet d'une bascule en opérationnelle pour l'ensemble des systèmes AROME-Outre-Mer courant 2017. Le couplage MESONH-NEMO3D (2) permettra lui de poursuivre les recherches notamment en conditions cycloniques, avant d'envisager une utilisation en opérationnelle à plus long terme.
32. ILIAC: Influence des Conditions limites aux frontières sur la circulation côtière de
Nouvelle-Calédonie Pascal Douillet, Romain Le Gendre, Christel Pinazo1, Cécile Dupouy1, Franck Dumas, Térence Desclaux2, Marion Drouzy Contact: [email protected] ILIAC a pour objectif d'améliorer les conditions limites ouvertes (OBCs) des modèles lagonaires de Nouvelle-Calédonie. Le projet porte sur l’influence des forçages à limites extraites de trois solutions globales (MERCATOR, BRAN, HYCOM) sur la circulation côtière. Les précédentes études avaient montré que l’écart de résolution spatiale entre les modèles forçants et forcés (1/12ème pour les modèles globaux, 1/216ème pour le modèle lagonaire) était générateur d’une partie de l’erreur, et que la résolution temporelle des solutions globales (donnée journalière) était également problématique. Un modèle intermédiaire (au 1/72ème) permettant d’améliorer la liaison entre la large échelle et la très fine échelle a été développé dans le cadre du programme ILIAC. En première approche, après interpolation sur une grille commune, les performances des trois solutions globales ont été comparées sur une période de trois ans (juillet 2009 à juillet 2012) pour les données de niveaux, de composantes du courant, de température et de salinité. Pour chaque OBC issu des modèles globaux, la descente d’échelle jusqu’à l’emprise lagonaire a été réalisée sur une simulation MARS3D de 3 ans. Les observations disponibles sur la période (SST, capteurs ponctuels, profils CTD, XBT et ARGO) ont été utilisées afin de diagnostiquer spatialement et verticalement la pertinence des résultats obtenus en fonction du type d’OBC appliqué. Enfin, la présence des grandes structures caractérisant la zone a été analysée pour les trois simulations.
33. ZEBRE: Vertical structure of the Intermediate Zonal Jets in the Equatorial Pacific
Sophie Cravatte
1,2, E. Kestenare
2,3, F. Marin
2,3 , W. S. Kessler
4 and P. Dutrieux
5
1Centre 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 3IRD, LEGOS, F-31400 Toulouse, France
4PMEL/NOAA (Pacific Marine Environmental Laboratory/National Oceanographic and Atmospheric
Administration), Seattle, WA, United States 5British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Cambridge, United Kingdom
Contact: [email protected] 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
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documented the zonal jets structure and their longitudinal evolution from the surface to the bottom. 7 Argo floats were deployed. Some preliminary results from CASSIOPEE and Argo floats will be presented.
34. L'océanographie biologique à l’ère des omics: rêve ou réalité ?
Fabrice NOT Station Biologique, Roscoff Contact: [email protected] La génomique environnementale est une approche devenue incontournable pour explorer la diversité biologique des océans. Un des exemples récents les plus médiatiques est certainement l'expédition Tara Océan, mais d autres initiatives s illustrent également à l’international. Plus généralement les méthodes dites "-omiques" sont de plus en plus présentent en biologie et en écologie. Mais quels sont vraiment les avantages et les limites de ces approches ? Après avoir exposé brièvement les grands principes de ces méthodes, j'illustrerais à l'aide d'exemples de travaux et projets les applications envisageables en océanographie.
35. Les configurations couplées physique-biogéochimie à Mercator Océan : simulations
interannuelles et temps réel Coralie Perruche
1, Elodie Gutknecht
1, Reffray G.
1, Levier B.
1, Paul J.
1, El Moussaoui A
1, Drillet Y.
1,
Dabrowski T.2, and Garcia Sotillo M.
3
1 Mercator Océan,Marine Institute, Irelande, 3Puertos de Estado, EspagneContact:
Le besoin de surveillance en continu de l’état physique et biogéochimique de l’océan pousse au développement de systèmes couplés pour des applications opérationnelles. Le Programme Européen d'Observation de la Terre (Copernicus) et son projet pré-opérationnel MyOcean, fournissent un cadre pour le développement et l'amélioration de systèmes couplés physique-biogéochimie à Mercator Océan. Les applications du Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) couvrent la gestion des ressources marines, la protection de l’environnement côtier et maritime, les prévisions saisonnières, climatiques. Dans ce contexte, l’océan global bénéficie d’une configuration au 1/4° (BIOMER). Les côtes Européennes profitent d’une configuration régionale au 1/12° et 1/36°, nommée IBI (Iberian-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.
36. Le projet AMICO-BIO : Action de Modélisation Intégrée Côtière Opérationnelle 3D
couplée physique BIOgéochimique Christel Pinazo
1, O. N. Ross
1, F. Diaz
1, A.M. Doglioli
1, F. D'Ortenzio
2, C. Estournel
3, P. Forget
1, V.
Garnier4, E. Gutknecht
5, M. Kersale
4, F. Kessouri
3, C. Lathuilière
8, L. Marie
4, J. Marmain
1, P.
Marsaleix3, C. Perruche
5, A. Petrenko
1, G. Reffray
5, M. Sourisseau
410, V. Taillandier
2, I. Taupier-
Letage1, P. Testor
9, B. Thouvenin
7, C. Ulses
3 and G. Eldin
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1Aix-Marseille Université; UM110 CNRS, IRD, Université de Toulon, Mediterranean Institute of
Oceanography, OSU Institut Pythéas, Marseille, France
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2 Université Pierre et Marie Curie, UMR 7093 CNRS,
Laboratoire d'Océanographie de Villefranche-sur-mer, France 3Laboratoire d'Aérologie, UMR 5560 CNRS, Université Paul Sabatier,
Observatoire Midi-Pyrenées, Toulouse, France 4Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale, UMR 6523 CNRS, IFREMER, IRD,
Université de Bretagne Occidentale, Brest, France. 5MERCATOR Ocean, Ramonville St Agne, France
6Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales, UMR 5566 CNRS, IRD, CNES,
Université Paul Sabatier, Observatoire Midi-Pyrenées, Toulouse, Franc 7Laboratoire 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 Contact: [email protected] Le projet AMICO-BIO [1] est un projet interdisciplinaire Copernicus Côtier, co-financé par le ministère français de l'Environnement, le CNRS-INSU et LEFE-GMMC. Il se focalise sur les façades maritimes françaises de l'Atlantique et de la Méditerranée, en particulier le golfe de Gascogne et du golfe du Lion. Le projet étudie les conséquences des différentes implémentations de conditions aux limites ouvertes (Open Boundary Conditions : OBC) sur les modèles océaniques régionaux biogéochimiques 3D, tout en utilisant les données satellites et in situ disponibles sur ces zones pour qualifier les simulations. En effet, force est de constater que les systèmes opérationnels Copernicus de modélisation couplée physique-biogéochimique existent en hauturier opérés par Mercator Ocean (pour le Global) ou par OGS (pour la Méditerranée), et en régional opérés par Ifremer, le SHOM, ou des équipes Recherche, mais qu'ils ne sont pas connectés entre eux. La difficulté réside dans le fait que forcer les conditions biogéochimiques aux frontières ouvertes par une source externe (ayant un autre comportement que le modèle biogéochimique utilisé pour l'étude) donne de piètres résultats. A tel point que pour contourner ce problème, les équipes Recherche travaillant sur l’océan côtier utilisent actuellement un mode de forçage plutôt interne avec des gradients nuls, ou bien en déployant leur modèle biogéochimique sur la grille hauturière pour ne pas avoir à résoudre le problème de forçage par une source externe (et cela au prix du doublement du travail). Il s'agit dans ce projet de commencer à comprendre comment gérer les forçages biogéochimiques imposés aux frontières ouvertes (OBCs) des modèles régionaux quand ils proviennent d'une source externe au modèle forcé (modèle plus grande échelle, climatologie, mesures in situ/spatiales), pour obtenir une meilleure description des processus aux interfaces (notamment les échanges côte-large au niveau du talus, entre la plaine abyssale et le plateau continental). Afin de comprendre, l’impact des OBCs biogéochimiques sur le comportement des modèles régionaux, nous nous intéressons plus particulièrement à la distance à laquelle sont placées les OBCs, à l’impact des différents types d’OBCs avec des conditions de type Neumann (gradient nul), et des conditions de Dirichlet (des climatologies basées sur des résultats de modèle à basse résolution spatiale et temporelle, climatologie pluriannuelle, climatologie avec une année « type »), simulations à haute résolution temporelle avec le même modèle (avec la même résolution spatiale, avec une plus basse résolution spatiale), simulations avec le modèle Copernicus de plus basses résolutions spatiale et temporelle (avec ou sans assimilation de données). Une avancée notable attendue de cette étude associant les équipes d’océanographie opérationnelle et recherche, est la possibilité de forcer les modèles régionaux à partir des simulations hauturières déjà effectuées par Copernicus. Les équipes opérationnelles étant partie prenante de ce projet, les résultats obtenus sont directement transférés aux modèles opérationnels. [1] http://oliver.ross.p.luminy.univ-amu.fr/amico/
37. Multi-scale interactions in the OMZ off Peru: AMOP observations and modelling
Véronique Garçon, Aurélien Paulmier, Fernando Campos, Joao Bettencourt, Oscar Vergara And Boris Dewitte, Edgardo Carrasco, Olivier Depretz-De-Gesincourt, Jacques Grelet, Serena Illig, Jesus Ledesma, Christophe Maes, Ivonne Montes, Andreas Oschlies, Jorge Quispe, Emilio Hernandez Garcia, Cristobal Lopez, and Lionel Scouarnec LEGOS, DT-INSU, UMS IMAGO LOPS, France, GEOMAR, Germany, IGP, IMARPE, Peru, IFISC, Spain
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Contact: [email protected] 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.
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 Contact: [email protected] Ce projet s’inscrit dans le contexte opérationnel de dimensionnement, de maintien et d’exploitation (climatologies, réanalyses, prévisions…) des nouveaux systèmes d’observation des océans, avec ici le cas de BioArgo, composante biogéochimique au réseau de flotteurs profileurs Argo. Dans un premier volet, il s’agit d’évaluer la stratégie de déploiement et d’échantillonnage employée jusqu’à présent en Mer Méditerranée, au regard de la caractérisation de la dynamique du phytoplancton en cycle saisonnier. On s’appuie pour cela sur l’observation spatiale afin de contextualiser les profils relevés par le réseau, notamment l’imagerie de couleur de l’eau vis-à-vis de la diversité et la phénologie des cycles saisonniers, et l’altimétrie vis-à-vis de l’influence de processus de moyenne échelle. Dans un second volet, le questionnement inverse se pose : il s’agit d’évaluer dans quelle mesure chaque type de dynamique phytoplanctonique peut être documenté de manière discriminatoire par le réseau. Le travail préliminaire de contextualisation mènera à la définition d’un opérateur-descripteur des cycles saisonniers sur la base d’un jeu de variables physiques dérivées. Il est alors prévu d’appliquer cet opérateur d’observation dans la comparaison entre observations et modèles couplés physique-biogéochimique. Un plan de travail a été construit suivant trois axes de collaborations avec le LOV porteur du projet : (i) l’ENS pour le suivi des tourbillons de moyenne échelle et la segmentation des séries, (ii) le LA pour l’exploitation de simulations numériques, (iii) ACRI-HE pour la perspective de nouveaux services avals Copernicus issus de ces travaux.
39. The Ocean State Report of the Copernicus Marine Environment Monitoring Service
Karina von Schuckmann and the Mercator Ocean team Mercator-Ocean, Ramonville Saint Agne, France Contact: [email protected] 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.
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In September 2016, the first Ocean State Report Copernicus Marine Environment Monitoring Service will be published, and is planned to appear at an annual basis (June each year) as a unique reference for ocean state reporting. This report contains a state-of-the-art value-added synthesis of the ocean state for the global ocean and the European regional seas from the Copernicus Marine Environment Monitoring Service data products and expert analysis. This activity is aiming to reach a wide audience -from the scientific community, over climate and environmental service and agencies, environmental reporting and bodies to the general public. We will give here an overview on the report, highlight main outcomes, and introduce future plans and developments.
40. Evaluation of 7 atmospheric datasets in the Arctic Ocean over the period 2007-2014
G. Garric
1, C. Bricaud
1, F. Dupont
2 and J. Chanut
1
1Mercator-Ocean, Ramonville Saint Agne, France
2Environment Canada, Montréal, Canada
Contact: [email protected] 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 ta e into account the specific monitoring of the Arctic Ocean. These developments, recently stabilized with the latest NEMO3.6 version and organized in order to calibrate and evaluate specifically the hindcasts, nowcasts and forecasts Arctic products, are designed to set up the next CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service) real time global operational system version. Global operational systems at Mercator Ocean are all driven at the surface by the atmospheric analysis and forecasts from the ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) Integrated Forecasting System (IFS). For the sake of consistency, the various 2007-2014 experiments performed so far with the pan-Arctic configuration at “eddy-permitting” ¼° resolution all used the IFS datasets. A strong negative bias in the summer sea ice cover quickly installed. A sensitivity experiment performed with the atmospheric forcing from the NCEP-R2 reanalysis products showed a more realistic summer sea ice extent and raised this question: our Arctic sea ice biases can be related to the atmospheric forcing? We propose to revisit the work of Lindsay et al. (2014) with the same methodology but over the period 2007-2014 and using the different following atmospheric datasets: IFS, ERA-Interim, NCEP-R2, MERRA, CFSR/CFSv2, JRA-55 and CGRF. Compared to other forcings, the atmospheric ECMWF-related forcings (IFS & ERA-Interim) show a similar mean singular state over the Arctic Ocean, a warmer surface conditions (up to 2°C), differences up to 30W/M2 for downward surface radiative fluxes and higher wind speeds. The modelled mean ensemble sea ice extent estimate show a better interannual variability. The modelled ice thickness is assessed with ICESat-radar estimates, the Unified CDR in situ datasets and CryoSat-2 freeboards measurements. Although all the experiments show an overestimation of sea ice condition in the Canadian Basin, only experiments using ECMWF-related forcing shows an underestimation in the Eurasian Basin.
41. CORA4.2: A global delayed time mode validated in-situ dataset
Tanguy Szekely, Jérome Gourrion and the Coriolis team Coriolis IFREMER ZI de la Pointe du Diable 29280 Plouzané Contact: [email protected] 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/)
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42. Sur le parc national des Gliders
Pascale L’Herminier LOPS IFREMER ZI de la Pointe du Diable. 29280 Plouzane Contact: [email protected]
43. Gyre scale-deep convection in the North-Atlantic Ocean during winter 2014-2015
A. Piron, V. Thierry, H. Mercier, G. Caniaux Coriolis IFREMER ZI de la Pointe du Diable 29280 Plouzané Contact: [email protected] 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 kg.m
-3), 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 release them at predetermined dates.
44. EUROPEAN PROSPECTS FOR A GEOSTATIONARY OCEAN COLOR SENSOR: THE
“OCEAN COLOR ADVANCED PERMANENT IMAGER” (OCAPI) David Antoine
1, David Doxaran
1, and the OCAPI science team
1Laboratoire d’Océanographie de Villefranche (LOV), Centre National de la Recherche Scientifique
(CNRS) and Université Pierre et Marie Curie, Paris 06, Villefranche-sur-Mer, France Contact: [email protected], [email protected] Current satellite missions aiming at the ocean deliver myriad parameters at various spatial and temporal scales. As far as ocean colour is concerned, two major temporal gaps emerge. On the one hand, the long-term monitoring of the oceanic environment still suffers from being fed by observations from inherently short-duration missions of insufficiently qualified consistency, which is an issue when building climate-quality data records. This is not addressed here. Rather, we look at the second gap, which is found at the other end of the temporal scale. It is indeed increasingly recognized that current satellite missions are blind when it comes to observing rapid changes in the environment, at scales inferior to one day, including hourly changes. It is actually known for long that the ocean has many temporal modes of variability, from the diurnal cycles to seasonal changes and decadal oscillations. Reliable monitoring and predictions of the ocean imply that all these scales are documented. None of
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them can be safely ignored, in particular the diurnal changes that are a main driver of many physical and biological phenomena, notably in coastal waters influenced by tidal cycles. Therefore we must resolve not only the seasonal cycle for many years, but also variations in the diurnal cycles over the globe. These high frequency observations can be obtained either via platforms on geostationary orbits or by constellations of low- or medium-Earth-orbiting satellites. The “Ocean Colour Advanced Permanent Imager” (OCAPI) mission has been precisely designed to ta e up these challenges. It aims at hourly observations of ocean colour in coastal zones and the open ocean from a geosynchronous (GEO) orbit, at a nadir resolution of 250m over the entire Earth’s oceanic and coastal areas as seen from a GEO position over Europe. This includes virtually the whole Atlantic Ocean, the Mediterranean Sea and European Nordic seas. Among the multiple science domains that would benefit from OCAPI observations is the data assimilation into coupled ocean physical-ecosystem models. The mission rationale will be presented, and the potential of GEO observations will be illustrated with examples of current studies using the Korean GOCI (Geostationary Ocean Color Imager) sensor, which is the first ocean colour sensor ever launched on a geostationary orbit.
45. Les COPERNICUS Marine Environment Monitoring Services - CMEMS
Pierre Yves Le Traon Mercator-Ocean - Toulouse Contact: [email protected]
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 Fabien Durand
1, Chaitanya A.V.S., S. Mathew, V.V. Gopalakrishna, F. Papa, M. Lengaigne, J. Vialard,
Ch. Krantikumar and R. Venkatesan 1IRD/LEGOS 14 Avenue Edouard Belin 31400 Toulouse FRANCE
Contact: [email protected] 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-to-year oscillations, with anomalously salty conditions in 2009-2011 and anomalously fresh conditions in 2012 onwards. In the present study we investigated the forcing factors of these anomalies using a simple mixed-layer budget model. The results show that rainfall and river discharge are the main factors for the observed SSS oscillations (with advection also playing a significant role for the 2011 freshening period). These results were published in Chaitanya et al.(Ocean Dynamics 2015; DOI 10.1007/s10236-014-0802-x).
47. An imperative to monitor Earth’s energy imbalance
K. von Schuckmann
1, 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 1Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France
Contact: [email protected]
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The current Earth’s energy imbalance (EEI) is mostly caused by human activity, and is driving global warming. The absolute value of EEI represents the most fundamental metric defining the status of global climate change, and will be more useful than using global surface temperature. EEI can best be estimated from changes in ocean heat content, complemented by radiation measurements from space. Sustained observations from the Argo array of autonomous profiling floats and further development of the ocean observing system to sample the deep ocean, marginal seas and sea ice regions are crucial to refining future estimates of EEI. Combining multiple measurements in an optimal way holds considerable promise for estimating EEI and thus assessing the status of global climate change, improving climate syntheses and models, and testing the effectiveness of mitigation actions. Progress can be achieved with a concerted international effort and is the principal objective of the CLIVAR research focus CONCEPT-HEAT, which will also introduced here.
48. DRAKKAR: Coordination de simulations à haute résolution de l'océan global et de
développements du système de modélisation de l'océan NEMO Anne Marie Tréguier (1), Bernard Barnier (2), Julie Deshayes (3), Claude Talandier (1), Romain Bourdallé Badie (4) (1) LOPS Brest (2) LGGE/MEOM Grenoble (3° LOCEAN Paris (4) MERCATOR-Ocean Toulouse Contact: [email protected] DRAKKAR est un projet de coordination scientifique et technique entre des équipes de recherche
françaises et MERCATOR‐Océan, et des équipes de recherche au Royaume Uni, en Allemagne et au Canada. Il entretient des coopérations étroites avec de nombreuses autres équipes utilisatrices de NEMO (Russie, Mexique, Suède, Hollande, Australie, ...). Son objectif à long terme de développer et maintenir dans cette communauté un cadre de simulation numérique de l'océan global qui permette d'adresser les questions d'interactions d'échelles (processus, impacts et paramétrisations) pertinentes pour les études de prévision climatiques et les applications opérationnelles. La présentation proposera un résumé des avancées réalisées sur la configuration globale au 1/12° ORCA12 et mettra en avant les principaux résultats scientifiques obtenus à partir des simulations longues de plusieurs décennies réalisées avec cette configuration. Ces simulations ont permis d'analyser plusieurs mécanismes de la variabilité océanique, qu'elle soit forcée par l'atmosphère ou intrinsèque à l'océan, dans plusieurs régions du globe, de l'Atlantique Nord à l'océan Austral.
49. PACO Vers une meilleure paramétrisation de la côte et des conditions aux limites dans
les modèles d'océan Eugene Kazantsev, Florian Lemarié, Eric Blayo LJK, Equipe AIRSEA, Grenoble Contact: [email protected] 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.
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50. Euro-Argo: a new European Research Infrastructure for climate change research and
operational oceanography Sylvie Pouliquen
1, G Obolensky
1, R Cancouët
1 and Euro-Argo partners
1 Euro-Argo ERIC, Brest, France
Contact: [email protected] 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.
51. Le projet MOCCA: Monitoring the Ocean Climate Change with Argo
S Pouliquen
1, G Obolensky
1, R Cancouët
1 and Euro-Argo partners
1 Euro-Argo ERIC, Brest, France
Contact: [email protected] 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.
52. Performance and quality assessment of the 1992-2015 GLORYS2V4 ocean reanalysis
L. Parent
1, G. Garric
1, E. Greiner
2, O. Legalloudec
1, C. Régnier
1, C. Bricaut
1, B. Levier
1, M. Drévillon
1
and Y. Drillet1
1Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France
2CLS, Ramonville Saint Agne, France
Contact: [email protected] 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.
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53. Minimum/maximum et moments statistiques: cohérence et application au contrôle
qualité automatique Jérôme Gourrion, Tanguy Szekely Coriolis IFREMER ZI de la Pointe du Diable 29280 Plouzané Contact: [email protected] 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
Boris Dewitte
1, K. Mosquera
2, M. Ramos
3,4, C. Bricaud
5 and Gilles Garric
5
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 MERCATOR-Ocean, Toulouse, France
Contact: [email protected] The relationship between ENSO (El Niño Southern Oscillation) and the intraseasonal atmospheric variability in the tropical Pacific remains unclear, although intense intraseasonal Kelvin wave (IKW) activity, the oceanic expression of intraseasonal atmospheric variability along the equator, has been usually observed prior to strong El Niño developments. Here we present results of an analysis of the IKW from a Mercator simulation, highlighting differences between strong and moderate El Niño events. It is shown that the characteristics of the IKW in the eastern Pacific are tightly linked to the slope of the thermocline that is maximum around 120°W. There the IEKW can undergo a significant dissipation associated to modal dispersion. We will discuss implications of our results for understanding why 2014 was not an El Niño year despite the favourable conditions, and the development of the 2015 El Niño event.
55. Meso and submesoscales in the tropics: observability from altimetric and modelled
SSH Michel Tchilibou
1, L. Gourdeau
1, F. Marin
1, and R. Morrow
1
1LEGOS, 14 av. Ed. Belin 31400 Toulouse
Contact: [email protected] 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
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tropical structures, and their observability with satellite altimetry. There is also a discrepancy in the spectral slope for wavenumber spectrum of SSH between altimetry and models in the tropics (Richman et al., 2012), and understanding this discrepancy, and the surface signature of these structures is of interest in the context of the next SWOT mission. In this poster, we revisit the meso and sub mesoscale dynamics in the tropics using 1/36° regional and 1/12° global resolution models of the tropical Pacific, and compare the modelled surface characteristics with an analysis of along track altimetric data. We focus on EKE and SSH signatures in different range of wavelengths. Their wavenumber spectra are computed in different dynamic boxes and the corresponding spectral slopes representative of the tropical meso-submesocales are evaluated. We attempt to discriminate between the geostrophic and ageostrophic components.
56. Etat des lieux quant à la modélisation explicite de la marée globale avec NEMO
Jérôme Chanut (1), Romain Bourdallé-Badie (1), Ariane Koch-Larrouy (2), Florent Lyard (2) (1) Mercator Océan - Toulouse (2) LEGOS - Toulouse Contact: [email protected] La modélisation explicite de la marée est désormais affichée comme une composante majeure des futurs systèmes opérationnels globaux à Mercator Océan. Le cœur numérique de NEMO a par ailleurs largement évolué dans cette direction, en améliorant la représentation temporelle des ondes de gravité mais aussi en développant des coordonnées verticales à même "d'absorber" les hautes fréquences temporelles et de limiter l'érosion numérique associée. Outre la stratégie d'implémentation, ce travail expose les différents tests conduits pour évaluer la sensibilité et la robustesse de certains aspects numériques du code dans cette optique (diffusion temporelle, mode-splitting et coordonnées lagrangiennes "z-tilde"). Dans un premier temps la marée barotrope simulée à l'échelle globale est étudiée. Les résultats sont comparés, comme il est d'usage, aux solutions de modèles assimilant l'altimétrie mais aussi aux simulations sans assimilation issues du modèle HYCOM, le plus avancé en la matière
57. La cellule Opérationnelle Déploiement
Nathanaële Lebreton (1), Noé Poffa (2) (1) SHOM, (2) IFREMER/COA Contact: [email protected] 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).
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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 Contact: [email protected] Improving the SSS data assimilation is a key issue to better understand the surface freshwater budget (evaporation, precipitation and runoff) in the ocean forecasting systems. It is also a key issue to better constraint various scales coming from different SSS satellite data. SSS has been measured from space for the past 6 years with SMOS and Aquarius missions. Nevertheless, few data assimilation experiments have been realized and it is largely due to large errors and biases in the data. Our previous SSS data assimilation studies have shown that removing the systematic bias was a key issue. In this study, we propose to estimate and remove the large scale bias with the operational ocean forecasting system at 1/4°. The bias correction method is based on a 3D-Var method already used for correcting the model bias with in-situ data. Results show that unbiased SMOS data may have a positive impact. It helps to fill the gap in particular in the tropical convergence zones.
60. Impact of ocean-sea-ice modelling uncertainties on the reliability of ensemble
simulations Christophe Calone, Jean-Michel Brankart, Pierre Brasseur LGGE/MEOM, BP50, 38041 Grenoble Contact: [email protected] 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
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system, and use probabilistic scores to evaluate the consistency between these simulations and sea ice observations. For that purpose, a generic module has been implemented in our model (NEMO3.5 coupled with LIM2), to simulate a large variety of possible uncertainties. As a first approach, ensemble simulations have been performed to evaluate the impact of uncertainties in ice strength, in ice/ocean and ice/atmosphere drags coefficients, and in the atmospheric forcing. These ensemble simulations have then been compared to ice concentration and ice thickness observations using objective probabilistic scores (like the rank histogram and CRPS score). With reliable ensemble simulations (i.e. statistically consistent with observations), it is indeed expected that we can better investigate the impact of sea ice uncertainties on the ocean circulation (e.g. mixed layer depth) and better assimilate sea ice observations using ensemble assimilation techniques.
61. Assimilation variationnelle de données 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 Contact: [email protected] 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 along-track issues des altimètres Jason-1 et Envisat. Nous présenterons également les perspectives d'utilisation du 4D-VAR en mode lisseur appliqué à une trajectoire résultant d'un premier filtrage séquentiel de type SEEK.
62. La qualité scientifique des produits temps réel à Mercator Océan. (voir No 41)
Charles Desportes, Bruno Levier, Charly Régnier, Marie Drévillon Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France Contact: [email protected] 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.
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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 Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France Contact: [email protected] The paper evaluates the impact of the future Surface Water and Ocean Topography mission (SWOT) on a high resolution ocean analysis and forecasting system. An Observing System Simulation Experiment (OSSE) is carried out with a high-resolution (1/12°) ocean analysis and forecasting system over the "Iberian-Biscay-Irish" (IBI) area, with tides included. The model is driven by high-frequency (3h) meteorological forcing data including atmospheric pressure. To simulate a "real" ocean and SWOT observations, we use a high resolution (1/36°) model run with different forcings and physics parametrization. The assimilation system is able to ingest 10 times more data than conventional altimeters. The results are better with SWOT (with a nadir altimeter) than with 3 conventional altimeters. The benefit is stronger in the Mediterranean Sea and in coastal areas. The system is able to sustain the right level of meso-scale activity in spite of the SWOT repetitivity. SWOT swaths help the assimilation to createless artificial extrapolation than within the gaps of the conventional altimeters.
64. Adaptive tuning of observational errors in the forthcoming Copernicus Marine Service
global ocean monitoring and forecasting real-time system Jean-Michel Lellouche, E. Greiner, M. Benkiran Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France Contact: [email protected] 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 Océan, Ramonville Saint Agne, France Contact: [email protected] 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.
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The same kind of experiments is also conducted but this time studying the behaviour of the systems with an observation array composed by a coarser argo float in WBC as prescribed by JCOMMOPS The main goal is to assess how the reduction of measurement noise (SAR/LRM) and number of satellites impact the analysis and forecast errors at global and regional (i.e. Gulf Stream, Agullas Current) scales and also the impact of more numerous in situ measurements in the WBC.
66. Observation impact studies with the Mercator Ocean analysis and forecasting systems
Mathieu Hamon, Elisabeth Rémy, Jean-Michel Lellouche, Victor Turpin, Olivier Legalloudec, Pierre-Yves Le Traon Mercator Océan, Ramonville Saint Agne, France Contact: [email protected] The quality of Mercator Ocean analysis and forecasts highly rely on the availability and quality of the assimilated observations. Tools are developed to estimate the impact of the present network and to help designing the future evolutions of the observing systems in the context of near real time production of ocean analysis and forecasts. OSE and OSSE are the main approaches used in this context. They allow the assessment of the efficiency of a given data set to constrain the ocean model circulation through the data assimilation process. Illustrations will mainly focus on the present and future evolution of the Argo observation network and altimetry constellation. Our systems show clear sensitivities to observation array changes, mainly depending on the specified observation error and regional dynamic. Impact on non-observed variables can be large and are important to evaluate. Dedicated diagnostics has to be define to measure the improvements bring by each data set. Alternative approaches to OSE and OSSE are also explored: approximate computation of DFS will be presented and discussed.
67. Optimizing observation networks combining ships of opportunity, gliders, moored
buoys and FerryBox in the Bay of Biscay and English Channel Julien Lamouroux, Guillaume Charria, Pierre de Mey, and Matthieu Le Hénaff Contact: [email protected] 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.
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68. Downscaling model errors in the Bay of Biscay
Malek Ghantous, Nadia Ayoub, Pierre De Mey LEGOS Toulouse Contact: [email protected] 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 Contact: [email protected] 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 Vincent Echevin
1, Colas F.
1,2, Correa D.
2, Guttierez D.
2 , Pous, S.
1, Aumont O.
1 , Espinoza D.
2 ,
Testor, P.1 , H. Demarcq
4, Fuda J.-L.
3 , Benabdelmoumene H.
3 , Bachelier
3 C.
3 , M. Campos
3, Ortlieb
L1 and A. Sifeddine
1
1 LOCEAN, UPMC/IRD/CNRS, France,
2 IMARPE, Peru,
3 Division Technique INSU, France,
4
MARBEC, France Contact : [email protected] 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-
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2016 El Niño event being one of the most intense ever recorded, we describe the impact of this event on environmental conditions (hydrology, productivity and oxygen concentration) in the north Peru shore. We investigate the processes which occur during the event using both recent argo floats, saltellite data, glider and ship measurements and a high-resolution, regional model forced by orca12 output. The recent El Niño event is contrasted with the previous, very intense El Niño event, which occurred in 1997-1998.
71. Observation de la dynamique de la salinité de surface : Apport des mesures faites par
SMOS Audrey Hasson, Jacqueline Boutin, Gilles Reverdin, Alexandre Supply, Rosemary Morrow , Tong Lee, Frederick Bingham, Tom Farrar LOCEAN - Paris Contact: [email protected] 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.
72. Modélisation réaliste à haute résolution de la formation d'eau dense en Méditerranée
nord-occidentale (programmes MerMex et HyMeX) (voir No21) Claude Estournel (1), Louis Prieur (2) , Pierre Testor (3), Fabrizio d'Ortenzio (2), Pascal Conan (2), Patrick Marsaleix (1)
(1)Laboratoire d'Aérologie - O.M.P. - 14 avenue Edouard Belin - 31400 – TOULOUSE (2) LOV Villefranche sur Mer (3) LOCEAN Paris
Contact: [email protected] 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
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sur la zone de convection à partir de la simulation. Ce bilan révèle l'importance des processus frontaux en automne lorsque le vent interagit avec le front Nord-Baléares produisant ainsi une contribution importante à la destratification de la zone. En hiver, le bilan contribution de l'advection latérale qui au contraire restratifie la zone.
73. Prise en compte de l'effet des vagues dans Nemo à l'échelle globale
Stéphane Law Chune (1), Lotfi Aouf (2), Guillaume Reffray (1), Romain Rainaud (1) (1) Mercator-Océan, Toulouse (2) Metéo France Contact: [email protected] Météo France a été choisi par le CMEMS afin d'assurer la fourniture des prévisions de vagues à l'échelle globale (modèle MFWAM). Une volonté prochaine est d'assurer d'un lien physique fort entre les champs de vagues et d'océan diffusés par le service. Ce lien peut être mis en place via des processus d’interaction courant-vagues « classiques », que nous étudions ici à l’échelle globale. L'impact de trois termes de couplage sont ici estimés : un stress de surface corrigé par la croissance du champ de vague, une turbulence lié au déferlement et enfin l'introduction des vitesses de Stokes dans le terme de Coriolis. Les tests sont réalisés dans une configuration océanique libre proche de l'opérationnel de Mercator au 1/4° (NEMO3.6, grille ORCA025, 50 niveaux), forcée par les analyses du CEP (1/8°, 3h) et les prévisions de MFWAM (1/4°, 3h). L'année 2013, présentant une activité cyclonique particulièrement intense, a été choisie pour réaliser ces premiers tests
74. Ocean response and feedback to tropical cyclones
Swen Jullien, Patrick Marchesiello, Christophe Menkes, Jérôme Lefèvre, Nicolas Jourdain, Matthieu Lengaigne, Guillaume Samson Contact: [email protected] Tropical cyclone (TC)-ocean interactions are essential for cyclone formation and evolution. Surface cooling is observed in the cyclone wake and is expected to exert a negative feedback to the storm intensity. Its quantification is assessed with a coupled regional model of the southwest Pacific developed for present climate simulations at mesoscale resolution. The feedback of the ocean response is investigated for the first time by comparing 20-year forced and coupled experiments. This provides statistically robust experiments filling a gap between coarse-resolution and short-term studies. The results highlight the neglected role of three-dimensional dynamics in the ocean and the atmosphere and tend to contradict the extreme estimations made from simple theoretical models. Previous estimates, that neglect the upwelling process and ocean warm anomaly re-emergence by winter entrainment, overestimate the TC-induced local heat uptake by the ocean. In addition, regional oceanography strongly modulates TC-ocean coupling. It is stronger in the Coral Sea that has shallow mixed layer and numerous eddies but extremely weak in the warm pool that has deep mixed layer, thick barrier layer and no mesoscale activity. The TC intensity distribution is significantly affected by ocean-atmosphere coupling but the SST feedback is of moderate amplitude (5-15 hPa/Celsius) compared with theoretical models. Our analysis contradicts the direct thermodynamic control of TC intensification by surface moisture fluxes in favor of a storm-scale dynamic control.
75. Une nouvelle paramétrisation des coefficients 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 Contact: [email protected] Afin d’améliorer le calcul des flux turbulents de quantité de mouvement et de chaleur entre l’atmosphère et la glace de mer, une nouvelle paramétrisation des coefficients de transfert turbulents a récemment été introduite dans le modèle d’océan NEMO. Jusqu’à présent, un coefficient de transfert unique et constant a été utilisé pour le calcul des flux turbulents de quantité de mouvement et de chaleur entre la glace de mer et l’atmosphère. La nouvelle paramétrisation basée sur les travaux de Lüp es et Gryani (2015) permet d’introduire une variabilité des coefficients de transferts qui dépend de la stabilité atmosphérique au dessus de la glace, ainsi que de la concentration en glace de mer.
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Différentes simulations régionales de l’Arctique au ¼° sont réalisées afin de comprendre l’influence de cette nouvelle paramétrisation sur la glace de mer simulée par NEMO et le modèle de glace LIM3. Nous présenterons les premiers résultats issus de ces nouvelles simulations.
76. Interactions océan-atmosphère-vagues en mer d’Iroise
Valérie Garnier
1, Joris Pianezze
1, Mickael Accensi
1, Thierry Reynaud
1, Marie-Noëlle Bouin
1,2, Louis
Marié1, Françoise Orain
3, Mathieu Asseray
1, Fabrice Ardhuin
1, Jean-Luc Redelsperger
1
1LOPS, Ifremer, 29280 Plouzané
Contact: [email protected] La mer d’Iroise est une région macro-tidale typique de la façade atlantique soumise à des vents d’Ouest. Elle est caractérisée par un front thermique saisonnier très marqué (front d’Ouessant) et des vagues générées par un fetch important. En septembre 2011, une campagne à la mer a été menée pour caractériser le front d’Ouessant d’un point de vue hydrologique et pour estimer l’impact de ce front sur les flux atmosphériques. Pour déterminer les processus clés et l’impact des rétroactions entre dynamiques océanique atmosphérique et de vagues à l’échelle côtière, les modèles de circulation hydrodynamique côtière (MARS), atmosphérique (Méso-NH) et d'états de mer (WW3) ont été couplés en utilisant OASIS-MCT. Les expériences en forcé ont montré l’importance de la résolution du champ de température de surface de la mer autour du front pour l’estimation des flux turbulents atmosphériques en surface et dans la couche limite, l’état de mer ayant aussi un impact mais de degré moindre (Pianezze et al. 2016). Pour la dynamique des vagues et donc la rugosité de surface, les courants de marée sont aussi cruciaux (Ardhuin et al, 2012). Si les forçages et la prise en compte des processus clés sont déterminants pour le réalisme des simulations, quels sont les effets des rétroactions entre les différents compartiments à l échelle côtière ? Une méthodologie d’expériences numériques a été menée pour répondre à cette question et mettre en évidence les processus actifs dans ces rétroactions. Pianezze J., J.L. Redelsperger, F. Ardhuin, F. Orain, Th. Reynaud, 2016: Atmospheric response to oceanic front: High resolution study over the Iroise Sea. On progress to Q.J. Roy. Met. Soc. Ardhuin F., R. Aron, F. Dumas, A-C. Bennis, A. Sentchev, Ph. Forget, J. Wolf, F. Girard, P. Osunao, M. Benoit (2012). Numerical Wave Modeling in Conditions with Strong Currents: Dissipation, Refraction, and Relative Wind. Journal Of Physical Oceanography, 42(12), 2101-2120. Publisher's official version: http://doi.org/10.1175/JPO-D-11-0220.1
77. Titre: Une couche limite atmosphérique simplifiée basée sur des champs d’ajustement
Patrick Marsaleix, Léo Seyfried, Claude Estournel, Evelyne Richard Laboratoire d'Aérologie, Toulouse Contact: [email protected] 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
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la couche limite atmosphérique nécessaires au rétablissement d’un bilan de chaleur et d’humidité cohérent. SABL2 ajoute en plus un bilan sur la quantité de mouvement basé sur deux équations supplémentaires décrivant les 2 composantes horizontales de l’ajustement du vent moyen. Les performances de SABL sont évaluées à partir de comparaison avec une simulation océanique couplée au modèle Meso-NH.
78. Do the Amazon and Orinoco freshwater plumes really matter for hurricane-induced
ocean surface cooling ? Olga Hernandez, Julien Jouanno, and Fabien Durand LEGOS/IRD, Toulouse, France Contact: [email protected] 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.
79. Cas test “ondes internes” COMODO
Florent Lyard (1), Patrick Marsaleix(2) et al. (1) LEGOS – Toulouse (2) LA - Toulouse Contact: [email protected] 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 Contact: [email protected] 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
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ce jour par des forçages de vent du modèle atmosphérique de Météo-France, Arpège, et des conditions aux limites fournies par le modèle régional de vagues MFWAM. Or le courant de surface, non pris en compte actuellement dans la chaîne opérationnelle, est une donnée importante pouvant influer significativement sur la propagation des vagues, et par conséquent l'estimation de la hauteur et la période des vagues. L'objectif de ce travail est d'étudier l'impact du forçage du modèle WW3 par les courants de surface Mercator au 1/12° sur les côtes Atlantiques et Méditerranéennes. La prévision des états de mer est améliorée notablement sur quelques bouées situées sur des zones avec un courant important. Il s'agit d'un premier contrôle de l'impact des courants dans le modèle côtier. La validation des résultats avec des données altimétriques a été effectuée sur une période de deux mois. Des simulations forcées par les courants sur le futur modèle à haute résolution en Guyane sont particulièrement attendues. Le fort courant régional de sud-est remontant l'Amérique du Sud explique en effet en partie les difficultés des modèles de vagues à simuler l'état de mer.
81. High-Resolution modeling along the North-Western Mediterranean coasts using NEMO:
assessment and impact on the larger scale circulation Amandine Declerck, Y. Ourmières, A. Molcard Mediterranean Institute of Oceanography / Toulon University Contact: [email protected] This study takes place in the North-Western Mediterranean (NWM) part, along the var coast and its islands area named " îles d'Or ", located between Nice and Marseille. This is a unique zone of interest for several reasons as it features the major current of the area, named the Northern Current (NC). First, for this zone, the NC is the major link between the Ligurian area (upstream) where the NC is created and the Gulf Of Lions (GOL) area (downstream), carrying the main water characteristics of the basin. Second, the NC current acts as a transport barrier between coastal and off shore waters, conditioning water exchanges and therefore pollutants and biological materials transport. Third, NC instabilities are known to take place in this transition zone, that are propagated downstream along the GOL leading to potential intrusions of offshore waters onto the shelf. The main goal of the presented work is to evidence the importance of a better representation of the circulation in this key area, and to show how this could impact the overall dynamics in the entire NWM region. To address these questions, a very high resolution configuration (1/192°) nested in an already existing high-resolution configuration (1/64°) has been developed, using the NEMO model and the AGRIF package, in order to assess the importance of small scale dynamics. Comparisons with HF RADAR and ADCP data show that the very high resolution improves only weakly the mean NC positioning but can significantly modify individual mesoscale events such as eddies and meanders, occurring in the zoomed area. Furthermore, the coastal dynamics and episodic intrusions of a NC secondary branch along the coast appear to be significantly enhanced, when they are usually missing in the coarser grid simulations. In a second stage, the assessment of the feedback of this improved dynamics on the regional circulation is shown, this being allowed by the 2-way coupling option of the embedded configuration. Downstream, NC intrusions over the GOL shelf are better represented when compared to in-situ measurements. This work reveals the potential interest of generating high resolution dynamics in a restricted area to improve the circulation representation in a larger area, by means of a two-way embedded configuration.
82. Modélisation couplée des surcotes et états de mer à très haute résolution sur les
Pertuis Charentais Audrey Pasquet, Héloïse Michaud, Sophie Casitas, Laurie Biscara, Rémy Baraille, Didier Jourdan, Denis Paradis Contact: [email protected] 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.
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La configuration présentée s’appuie sur une descente d’échelle dans les deux modèles permettant d’atteindre une résolution de 30m sur la zone des Pertuis Charentais. Le coupleur Oasis est utilisé pour réaliser l’imbrication entre la grille opérationnelle mère HYCOM et trois grilles filles curvilinéaires. Les deux derniers niveaux de zooms HYCOM et une grille non structurée littoraleWW3 sont ensuite couplés entre eux. Les modèles utilisent une gamme de MNT à moyenne (500m), haute (100m) et très haute (20m) résolution réalisée dans le cadre du projet (Biscara et al, 2015). Plusieurs événements de tempêtes remarquables ayant touché les côtes Charentaises ont été rejouées. Les résultats de simulation pour la tempête Xynthia de Février 2010 seront plus spécifiquement présentés.
83. Approximation de la dérive de Stokes pour toutes profondeurs
Valérie Garnier, Fabrice Ardhuin, Mickael Accensi, Charles Peureux Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS) UMR 6523 CNRS-IFREMER-IRD-UBO, IUEM http://www.umr-lops.fr ZI Pointe du Diable, CS10070, 29280 Plouzané Contact: [email protected] 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 2D-horizontaux 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.
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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 Contact: [email protected] This overview poster will summarize the major activities within the Coastal Ocean and Shelf Seas Task Team (COSS-TT) of GODAE OceanView (GOV). High-resolution modelling, downscaling, validation and extending predictability in coastal and shelf seas are among the objectives of the GOV initiative through its international Coastal Ocean and Shelf Seas Task Team. The main goal of the COSS-TT is to work towards the provision of a sound scientific basis for sustainable multidisciplinary downscaling and forecasting activities in the world coastal oceans. The main objective of this poster is to provide an overview of COSS-TT membership and focus activities for multi-scale hydrodynamic modeling and observational studies that aim toward scientific validation, prediction and operational applications of numerical models in coastal and shelf seas, leading to new understanding of multiscale, interdisciplinary nonlinear ocean processes. Coastal model validation and coastal altimetry are two important topics for the Team. Applications of nested models, such as the influence of physical processes on ecosystem dynamics and interdisciplinary coastal predictions are also addressed. The session promotes the discussion of methodologies that lead to reliable coastal forecasts (such as data assimilation, error analysis, influence of nesting, resolution and forcing), Observing System Simulation Experiments and the impact of sustainable, integrated modeling and observational networks that connect local, regional and global scales.
85. Nouveaux systèmes opérationnels de prévision des surcotes et vagues en Outre-Mer
Sophie CASITAS
1, Héloïse MICHAUD
1, Audrey PASQUET
1, Laurie BISCARA
1, Alice DALPHINET
2,
Patrick OHL2 , Didier JOURDAN
1, Denis PARADIS
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1SHOM, 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
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86. Intensification des mesures d’oxygène en Méditerranée Nord-Occidentale à l’aide du
réseau Argo-O2 Laurent Coppola
1, Thibaut Wagener
2, Louis Prieur
1, Fabrizio D'Ortenzio
1, Dominique Lefèvre
2, Pierre
Testor3, Isabelle Taupier- Letage
2, Claude Estournel
4
1 Sorbonne Universités; UPMC Univ Paris 06 ; CNRS, LOV, Villefranche sur Mer, France
2 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
Contact: [email protected] La mer Méditerranée est une mer semi-fermée répondant rapidement aux forçages climatiques et anthropiques comparativement à l’océan global. Si l’évolution des masses d’eau est influencée par le changement climatique sur le long terme, elle l’est également par des forçages à plus court terme comme la variabilité saisonnière ou les évènements extrêmes. En Méditerranée Nord-Occidentale, bassin très dynamique en raison de la formation d’eau dense qui a lieu presque tous les hivers au centre du Golfe du Lion, les masses d’eau intermédiaire et profonde sont fortement impactées et leur évolution contraint également les contenus biogéochimiques. Dans ce contexte, l’oxygène dissous est un paramètre essentiel (plus sensible que T et S) permettant de tracer et de quantifier les différents mécanismes affectant les masses d’eau en Méditerranée : le volume d’eau dense formé, la dispersion d’eau dense mais aussi il permet d’estimer une production nette, synonyme de l’activité biologique en surface. En Méditerranée Nord-Occidentale, les données d’oxygène dissous s’appuient en grande partie sur le réseau MOOSE (SNO/SOERE) via les mouillages, les campagnes en mer et les déploiements réguliers de « gliders ». En appui à ce réseau, la composante Argo-O2, initiée durant la SOP2 HYMEX (hiver 2012/2013), a permis de mieux contraindre la dynamique de l’oxygène de part et d’autre du bassin (projet MOOXY). Ce réseau est dimensionné aujourd’hui de manière opérationnelle et constitue la composante LOP d’HYMEX pour le suivi à long terme des masses d’eau. Depuis fin 2012, 14 flotteurs Argo-O2 ont été déployés, en plus du réseau de flotteurs NAOS. Actuellement, 3 flotteurs sont actifs et 5 seront déployés en Mai-Juin 2016 (campagne MOOSE-GE).
87. Multi-year prediction of Marine Productivity in the Tropical Pacific
Roland Séférian1,3
, Laurent Bopp1, Marion Gehlen
1, Didier Swingedouw
1, Juliette Mignot
2, Eric
Guilyardi2, Jérôme Servonnat
1
1 IPSL/LSCE/BIOMAC - Gif sur Yvette
2 IPSL/LOCEAN - Paris
3 CNRM-GAME/GMGEC/ASTER -
Toulouse Contact: [email protected] Phytoplankton is at the base of the marine food web. Their carbon fixation, the net primary productivity (NPP), sustains most living marine resources and global fisheries. In certain regions, e.g. the tropical Pacific, NPP exhibits natural fluctuations at Interannual to decadal time scales that have large impacts on marine ecosystems and fisheries. The predictions of NPP fluctuations could be of major relevance to the science-based management of marine resources. Yet, at present, the predictive capacity is hampered by the ability of Earth system models to reproduce the phasing and the amplitude of NPP variations. Here, we use observed sea surface temperature as a simple approach to partly overcome this difficulty. We present the first retrospective prediction of NPP over the last decades (i.e., from 1997 to 2010) with an Earth system model. Our analyses focus on the tropical Pacific, a region hosting the world largest fisheries. Results suggest a predictive skill for NPP of 3 years, which is higher than that of physical ocean fields such as SST (1 year). As opposed to SST, biogeochemical fields are isolated from the stochastic noise of the atmosphere. The increased predictability arises from the poleward advection of surface nutrients and iron anomalies, which sustain fluctuations of ocean productivity over years. These results open novel perspectives to the development of science-based management approaches to marine resources relying on integrated physical-biogeochemical forecasting systems.
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88. An overview of BIOgeochemical MERcator (BIOMER) operational system: recent
developments & perspectives Abdelali El Moussaoui(1), C. Perruche(1), J. Paul(1), C. Bricaud(1), J. Lamouroux(1) and M. Gehlen(2) (1) Mercator Océan, Toulouse France, (2) LSCE, CEA Sacly, France Contact: [email protected] 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
Aurélie Albert
1,3, Perruche C.
1, Gehlen M.
2, Drillet Y.
1, Ethé C.
2
(1) Mercator Océan, France (2) Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, France (3) LGGE/MEOM, Grenoble Contact: [email protected] The ERA-CLIM2 project aims at producing an extended climate reanalysis of the 20th century, with consistent descriptions of the global atmosphere, ocean, land-surface, cryosphere, and the carbon cycle. We, at Mercator Océan and in collaboration with the Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, have therefore developped a low resolution (1°) configuration of the ecosystem PISCES model that is coupled to the physical model OPA. A description and validation of primary production and air-sea flux of carbon at seasonal and interannual scales will be first presented. The extended climate reanalysis will then allow to evaluate impacts of global warming and ocean acidification on ocean biogeochemistry and discriminate between anthropogenic trend and natural variability.
90. Superparameterization of ocean dynamics for tracer transport models
Clement Bricaud(1), Julien Le Sommer(2), Gurvan Madec(3), Christophe Calone(2), Jerome Chanut(1), Christan Ethé(3), Coralie Perruche(1), Olivier Aumont(3), Julie Deshayes (3) (1) Mercator-ocean (2) LGGE-CNRS (3) LOCEAN-CNES Contact: [email protected] 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
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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 A. de Verneil
1, A.M. Doglioli
1, A. Petrenko
1, P. Bouruet-Aubertot
2, G. Rougier
1, S. Bonnet
1, T. Moutin
1
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 Contact: [email protected] In the past decades, both modeling and theoretical studies have identified the submesoscale as a dynamical regime with large consequences for planktonic ecosystems. These impacts relate primarily to altered light and nutrient fields, brought about by rapid restratification, vertical advection of nutrients to the surface, and/or mixing, all occurring on timescales similar to planktonic growth. Despite the ubiquitous nature of mesoscale and submesoscale features in the ocean, most physical studies naturally focus on vigorously forced, energetic mixed layers in the context of temperate latitudes, coastal transition areas, and/or wintertime conditions. How do submesoscale structures arise for plankton in more quiescent regions, such as the margins of subtropical gyres? Additionally, what impact does submesoscale motion have upon phytoplankton and subsequent biological production? Here we present results from the OUTPACE campaign, undertaken from February 18 to April 3, 2015, across the SW Pacific from Noumea to Tahiti onboard the French R/V L’Atalante. Using a combination of in situ and remote sensing data, we assess how both physical and biological variability manifests from the regional to the submesoscale. Understanding the drivers of biological variability in these regions has become imperative in light of both historical undersampling and to better understand the role they may play in time with ongoing climate change. Acknowledgements: This is a contribution of the OUTPACE (Oligotrophy from Ultra-oligoTrophy PACific Experiment) project (https://outpace.mio.univ-amu.fr, doi: http://dx.doi.org/10.17600/15000900) funded by the French national research agency (ANR), the LEFE-CyBER program (CNRS-INSU), the GOPS program (IRD) and CNES. The OUTPACE project was managed by MIO (OSU Institut Pytheas, AMU) from Marseilles (France). The authors thank the crew of the R/V L'Atalante for outstanding shipboard operation. L. Bellomo and M. Picheral are warmly thanked for their efficient help in CTD rosette management and data processing.
92. A novel approach dedicated to build a climate oceanographic observatory in the central
South Pacific: THOT (TaHitian Ocean Time series)
E. Martinez(1), H. Claustre(2), M. Rodier(1), A. Poteau(2), C. Maes(3), A. Mignot(4), M. Taquet(1), C. Ponsonnet(5), K. Maamaatuaiahutapu(6), V. Laurent(7) (1) EIO UMR 241, IRD-UPF-Ifremer-ILM, Tahiti, Polynésie française (2) LOV UMR 7093, CNRS- UPMC, Observatoire océanologique, F-06230, Villefranche/mer, France (3) LPO UMR 6523, IRD-CNRS-Ifremer-UBO, Plouzane, France (4) Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, USA (5) Direction des Ressources Marines et Minières, Tahiti, Polynésie française (6) Université de la Polynésie française, Tahiti, Polynésie française (7) Météo-France Tahiti, Polynésie française Contact: [email protected]
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Through various physical, chemical and biological processes as well as their synergetic interactions, oceans play a key-role in the modulation of climate system and carbon cycle. Ocean dynamic in French Polynesia (central South Pacific) is involved in El Niño Southern Oscillation (ENSO) which is the dominant mode of interannual variability in the Pacific with strong effects at global scale. It also modulates the decadal oscillation of the Pacific Ocean and longer-term trends. Furthermore, being part of the South Pacific subtropical gyre, variability of the French Polynesia waters is representative of those in the subtropical gyres of the global ocean. To observe and characterize climate changes in this region, the deployment of long-lasting oceanographic survey stations is necessary to follow the evolution of oceanographic key parameters (e.g., density, O2, phytoplankton biomass). However, presently there is no long-term open ocean observatory in the central South Pacific. The objective of the TaHitian Ocean Time-series (THOT) project is to set up an open-ocean oceanographic station to observe and improve the understanding of climate changes in the French Polynesia waters as representative of subtropical gyre and Pacific scales. This project will be part of existing international programs on climate and ocean observations (e.g., Bio-ARGO) and will complement long-term observations for global ocean. The deployment of a mooring station, such as those already existing, is complex in French Polynesia due to its geographical, scientific, logistical and technological remote context. Thus the originality of THOT is to set up within the next two years a long-lasting station to observe climate changes based on the development and the deployment of a wave glider able to get back and replace a 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.
