Séminaire Septembre 2012 - Aout 2013

Dr. Vassilios Vervatis, Post-Doc LEGOS/CNRS

The dynamics of the Aegean-Levantine Seas and their climatic implications

Aiming at portraying the water masses and identifying formation processes, recent winter cruises were conducted across the plateaus and depressions of the Aegean Sea. The observational results unveiled a complicated coupling of the Aegean’s major sub-basins. The surface and deep waters are relatively decoupled with diverse origin characteristics, while the intermediate layers act as connectors of the main thermohaline cells.

Investigating the regional dynamics at different temporal and spatial scales, a hindcast simulation was performed (1960-2000) with an eddy resolving model. The Eastern Mediterranean Transient is the most prominent climatic event of the period. The impact of the atmospheric versus lateral forcing on the regional content during the pre-EMT period, suggests preconditioning by surface fluxes mostly related to surface heat loss, and lateral fluxes mostly related to salt flux. While long-term trends are preconditioning the changes in the Aegean stratification, it is the extreme heat loss pulses, related to the variability of the wind field that is controlling the formation processes in the region.

Dr. José Hernandez, IIO UABC, México

Air-Sea CO2 flux and DIC Vertical Structure in the Oxygen Minimum Zone (OMZ) of the Eastern Tropical Pacific off Mexico

Abstract: Oxygen Minimum Zones (OMZ’s) are known for being important sources of CO₂ when physical forcing brings subsurfacewater with low oxygen and high inorganic carbon to the surface. This study examines the influence of the OMZ of the Eastern Tropical Pacific off Mexico (ETPM) on the DIC structure and air-sea CO₂ flux, considering variations in the oxycline depth and subsurface water influenced by local physical phenomena. Result will be discussed in how the surface distribution of DIC (pCO₂) could be controlled by advection of surface water masses, as well as by biological carbon consumption. In addition, some evidence will be presented in how subsurface rich on DIC could have an influence on DIC structure during mesoscale phenomena.

Aurélien Paulmier, IRD - IMARPE

La Zone de Minimum d'Oxygène: focus sur l'OMZ du Pérou

Résumé: Dans le contexte du réchauffement global et de la désoxygénation des océans, les Zones de Minimum d’Oxygène (OMZs), en tant que couches océaniques suboxiques ([O₂]<20 µmol/L) situées en subsurface entre 50 et 1000 mètres de profondeur, constituent un maillon-clé dans les mécanismes d’autorégulation du climat et des écosystèmes. Ces mécanismes qui agissent à une multitude d’échelles spatio-temporelles restent à explorer, en particulier ceux associés à la formation, au maintien et à la variabilité des OMZs. En se focalisant sur une des OMZs les plus intenses et les plus productives, celle du Pérou, différentes hypothèses seront illustrées et discutées, concernant le forçage, la caractérisation et les rétroactions des OMZs sur les cycles biogéochimiques. Les stratégies d’approches intégrées pour mieux comprendre un tel système seront également illustrées à partir de la présentation du projet AMOP (« Activités de recherche dédiées au Minimum d’Oxygène dans le Pacifique est »).

Ken Takahashi, Geophysical Institute of Peru (IGP)

Climate research at the Geophysical Institute of Peru (IGP)

Abstract: Peru is a country with high geographical and climatic diversity, and temporal variability in climate phenomena can have large impacts on the population, economy and ecosystems. The Geophysical Institute of Peru (IGP) is dedicated, as part of its mission, to carry out scientific research in geophysics as a member of the international scientific community and as a service to the country.
In the climate group, our research is currently focused on El Niño predictability, regional ocean-atmosphere interactions, climate change in the Andes, and climate-hydrology interactions in the Amazon basin. The approach is a combination of statistical analysis of historical observations, field experiments, remote sensing, numerical modeling, and theory.

International cooperation is a key resource for this work. Ongoing research in collaboration with France include: dynamical processes associated with El Niño regimes; implementation of a regional coupled ocean-atmosphere model of the southeast Pacific; high resolution simulation of the atmospheric connection between the Amazon and the Andes and its effect on glaciers; eolian coastal erosion and associated sediment fluxes to the ocean; strong cold events in the Peruvian Amazon; and, climate forcing of Amazonian hydrological extremes. A brief overview of this and other ongoing research will be presented.

Oscar Alves, CAWCR, Bureau of Meteorology

Coupled assimilation and the role of ocean salinity

Abstract: An ocean only and a weakly coupled assimilation system, based on the Ensemble Kalman Filter, have been developed at the Australian Bureau of Meteorology for initializing dynamical seasonal forecasts. The assimilation systems will be briefly described. Ocean re-analysis will be compared with re-analysis from other international systems. The impact of the assimilation systems on seasonal forecasts will be described.
 
A key feature of the new systems is the assimilation of salinity data. It was found that improved simulation of salinity in the new systems led to significantly improved forecasts of the tropical oceans, compared with earlier assimilation systems that did not assimilate salinity. The importance of salinity assimilation and how salinity errors can impact dynamical forecasts will be illustrated by a case study. The representation of salinity by different international ocean assimilation systems will also be discussed.

Jing-Jia Luo, CAWCR, Australia 

Indian Ocean warming modulates Pacific climate change

Abstract: It has been widely believed that the tropical Pacific trade winds weakened in the last century and would further decrease under a warmer climate in the 21^st century. Recent high-quality observations however suggest that the tropical Pacific winds have actually strengthened in the past two decades. Precise causes of the recent Pacific climate shift are uncertain. Here, we explore how the enhanced tropical Indian Ocean warming in recent decades favors stronger trade winds in the western Pacific via the atmosphere and hence is likely to have contributed to the La Niña- like state (with enhanced east-west Walker circulation) through the Pacific ocean-atmosphere interactions. Further analysis, based on 163 climate model simulations with centennial historical and projected external radiative forcing, suggests that the Indian Ocean warming relative to the Pacific’s could play an important role in modulating the Pacific climate changes in the 20^th and 21^st centuries.

Craig Bishop, NRL, Monterrey, California

Climate model dependence and the replicate Earth paradigm

Abstract: Multi-model ensembles are commonly used in climate prediction to create a set of independent estimates, and so better gauge the likelihood of particular outcomes and better quantify prediction uncertainty. Yet researchers share literature, datasets and model code – to what extent do different simulations constitute independent estimates? What is the relationship between model performance and independence? We show that error correlation provides a natural empirical basis for defining model dependence and derive a weighting strategy that accounts for dependence in experiments where the multi-model mean would otherwise be used. We introduce the “replicate Earth” ensemble interpretation framework, based on theoretically derived statistical relationships between ensembles of perfect models (replicate Earths) and observations. We transform an ensemble of (imperfect) climate projections into an ensemble whose mean and variance have the same statistical relationship to observations as an ensemble of replicate Earths. The approach can be used with multi-model ensembles that have varying numbers of simulations from different models, accounting for model dependence. We use HadCRUT3 data and the CMIP3 models to show that in out of sample tests, the transformed ensemble has an ensemble mean with significantly lower error and much flatter rank frequency histograms than the original ensemble.

Flux de chaleur vers le pôle au travers du front sud du Courant Circumpolaire Antarctique: Cas du passage de Fawn Trough, Plateau de Kerguelen

Résumé : Les principaux mécanismes transportant la chaleur vers le pôle dans l'Océan Austral font encore l’objet d’un débat. L’idée généralement admise stipule que le flux de chaleur vers le pôle à travers le Courant Circumpolaire Antarctique (CCA) est principalement dû aux tourbillons à méso-échelle, et que le flux de chaleur par le courant moyen est négligeable. Ce paradigme a été récemment remis en cause par plusieurs études de modélisation numérique qui soulignent l'importance du courant moyen pour le transport de chaleur dans l’Océan Austral. L'objectif de cette étude est d'améliorer notre connaissance des mécanismes de transport de chaleur à travers le front sud du CCA et de résoudre le conflit qui existe entre les deux points de vue.

Pour mener l’étude, un ensemble de données de mouillages de courantomètres obtenus récemment dans le Fawn Trough, Plateau de Kerguelen, a été utilisé. Ces séries temporelles de vitesse et de température obtenues sur le site pour l'année 2009 représentent le second set de données recueillies au niveau du front sud du CCA et le premier sur le plateau de Kerguelen. Dans cette étude, la variabilité et la structure verticale du front sud du CCA au niveau du passage du Fawn Trough ont été analysés. Les observations ont montré que la structure du courant à travers le front sud du CCA au niveau du passage est non équivalente barotrope, ce qui génère une remontée significative des eaux. Le flux de chaleur vers le pôle par le courant moyen et par les tourbillons a été estimé. L'impact de chaque mécanisme sur le bilan global de chaleur dans l’Océan Austral a ensuite été analysé. Il a été montré que le flux de chaleur tourbillonnaire dans la partie sud de l’Océan Austral est négligeable, tandis que celui par courant moyen le dépasse par deux ordres de grandeur. Les résultats suggèrent donc un nouveau mécanisme de transfert de chaleur par le courant moyen à travers le front sud du CCA. Ceci est dû à la rotation inhabituelle des courants, dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, avec la profondeur décroissante. Cette rotation est associée à une remontée importante des eaux, engendrée par des forts courants de fond qui s'écoulent à travers la topographie en pente du passage du Fawn Trough. Les implications circumpolaires de ces observations locales sont discutées en termes de bilan de vorticité intégré sur la verticale, qui suggère que les six accidents topographiques le long du flanc sud du CCA, ressemblant au cas du Fawn Trough, transporteraient suffisamment de chaleur vers le pôle, permettant ainsi d'équilibrer la perte océanique de chaleur dans la région subpolaire. Comme l'activité tourbillonnaire sur le flanc sud du CCA est trop faible pour transporter suffisamment de chaleur vers le pôle, la structure non-équivalente barotrope de l'écoulement moyen dans plusieurs passages topographiquement resserrés devrait suffire à accomplir la tâche requise.

Dr. Jérôme Bouffard, Mediterranean Institute of Oceanography

Apport de l’altimétrie pour l’étude de la dynamique en zone de transition côte-large

Resumé: Les courants de pente s’écoulant en bordure des plateaux continentaux développent régulièrement des instabilités à l’origine de structures physiques complexes (tourbillons, jets côtiers, filaments) qui jouent un rôle déterminant dans la dispersion/rétention de polluants, d'espèces planctoniques, de larves, et plus généralement dans les échanges de matière et d'énergie aux interfaces côte-large. Compte tenu de leurs échelles spatiales (1 km-50 km) et temporelles (quelques jours à quelques semaines), l'importance de leur contribution à la circulation côtière n'est que partiellement comprise. Les progrès récents en altimétrie satellite (cf. X-TRACK, PISTACH), le développement de nouvelles approches lagrangiennes ainsi que la mise en place de programmes d’observations pérennes du milieu marin (cf. MOOSE, SOCIB, COSYNA et POSEIDON en Europe), ouvrent de nouvelles perspectives permettant d’aborder les problématiques clefs rencontrées dans les zones de transitions côte-large. Des développements précurseurs ont permis d’améliorer significativement la qualité et la résolution des mesures altimétriques aux abords des plateaux continentaux. L’exploitation de ces données nouvelles utilisées en synergie avec la modélisation numérique et des observations in situ a déjà permis de caractériser la variabilité de processus physiques de fine échelle et/ou ayant une faible signature de surface (tourbillons côtier, variabilité de courants de pente et intrusions sur plateau, formations d'eaux profondes). Au cours de la prochaine décennie, de nouveaux instruments spatiaux donneront accès à une mesure de hauteur de mer ayant une résolution accrue (cf. missions SWOT, Sentinel). Ces données permettront une meilleure compréhension et quantification des transferts d’énergie et de matière mettant en jeu la dynamique de transition côte-large, en particulier les processus ayant une extension horizontale de quelques km à quelques dizaines de km. En attendant, l’exploitation scientifique de l'altimétrie en zone côtière a donc vocation à se développer et devrait jouer un primordial dans la mise en place d’outils de gestion intégré des environnements marins côtiers. Cet exposé se focalisera particulièrement sur les progrès significatifs accomplis au cours de ces 5 dernières années et présentera, brièvement, les perspectives de recherches et d’applications pluridisciplinaires ouvertes à plus long terme.

Dr. Ali Belmadani, University of Hawai'i at Manoa

Linear wind-forced beta-plumes with application to the Hawaiian Lee Countercurrent

Abstract : Two numerical ocean models are used to study the baroclinic response to forcing by localized wind-stress curl (i.e., a wind-forced β-plume, which is a circulation cell developing to the west from the source region and comprised of a set of zonal jets): an idealized primitive-equation model (ROMS), and a global, eddy-resolving, general circulation model (OFES). In addition, theoretical ideas inferred from a linear continuously-stratified model are used to interpret results. In ROMS, vertical mixing preferentially damps higher-order vertical modes. The damping thickens the plume west of the forcing region, weakening the near-surface zonal jets and generating deeper zonal currents. The zonal damping scale varies monotonically with the meridional forcing scale, indicating a dominant role of vertical viscosity over diffusion, a consequence of the small forcing scale. In OFES, the Hawaiian Lee Countercurrent (HLCC) has a vertical structure consistent with that of idealized β-plumes once the contribution of the North Equatorial Current (NEC) has been removed: without this procedure, a deep HLCC branch appears artificially separated from the surface branch by the large-scale intermediate-depth NEC. The HLCC in OFES also exhibits a sensitivity to the meridional wind curl scale that agrees with the dynamics of a β-plume in the presence of vertical viscosity. The existence of the deep HLCC extension is confirmed by velocities of Argo floats.

Steven Herbette,

Laboratoire de Physique des Océans, UMR6523 CNRS-IFREMER-IRD-UBO, Brest, France,  LMI ICEMASA, Department of Oceanography, University of Cape Town, Rondebosch, South Africa

Titre : Dynamics of counter-rotating gyres forced by a mass-source and a mass-sinkEducation and training activities within the Joint French-South-African laboratory ICEMASA^*

 Résumé : The following seminar is divided into two parts. The first part (~2/3) presents our understanding of the dynamics of counter-rotating gyres on the beta-plane. The second part (~1/3) resumes our achievements and future objectives, in terms of training and education, within the ICEMASA Joint French/South African Laboratory. A more detailed content of both parts is given below.

1.      Gyres are ubiquitous patterns of the Ocean Circulation, that can be found at all depths, in all oceanic basins. A simple schematic of the surface circulation  shows the coexistence, in most ocean basins of polar cyclonic, sub-tropical anticyclonic and tropical cyclonic gyres. The present study seeks for the understanding of an intriguing  phenomenon when using a source and a sink to force a double gyre within a rotating tank on an inclined plane. On one hand, when the anticyclonic gyre is located poleward of the cyclonic gyre, the circulation becomes unstable at moderate forcing. On the other hand, reversing the position of the gyres stabilizes the system, even at high forcing. Here, the behavior of counter rotating gyres forced by a localized mass-source and sink is studied in the framework of a shallow-water beta plane model. Understanding the stability of these simple circulations is probably an important prerequisite to rationalize the much more complex eddy and wind driven mean gyres of the ocean. A linear analytical solution is found. It consists of a dipolar gyre, composed of one central zonal jet that connects to two external zonal jets through western boundary currents. Non linear numerical experiments are performed varying the intensity of the forcing, inverting the position of the source and sink, and changing the distance between the source and the sink. Results confirm qualitative observations found in previous laboratory experiments: i) When the central zonal jet is directed westward, the system becomes unstable and water mass is exchanged between the two gyres; ii) When the central zonal jet is eastward, the system remains stable, even at high pumping/injection rates, and the two gyres remain isolated from each other. We investigate the origin and the dynamics of that instability using potential vorticity arguments. Results show that within the unstable configurations, the necessary condition for instability (PV-gradient inversion) derived by Charney and Stern (1962) is always verified inside the westward zonal jet. On the other hand, stable configurations do not complete the criteria. Although western boundary currents can in some cases fulfill the criteria, our simulations do not seem to show any instabilities originating from the latter. To discriminate whether the observed instability comes from the perturbations released by the source and the sink or whether it is linked to the intrinsic instability of the zonal central jet, a linear stability analysis of the mean state is performed. It confirms the presence of unstable modes. The growth of these modes triggers a Hopf bifurcation of the system.

2.      The Joint French South-African Laboratory ICEMASA is a joint venture between IRD, CNRS, the University of Brest and the University of Cape Town. It was built on a strong “Education and Training” component that I have been in charged of strengthening and developing for the last two years. After briefly summarizing our achievements, here at the University of cape Town, in terms of integrating new course works, training master and Phd students, developing a co-badging agreement with the University of Brest, a brief presentation of two more specific ongoing research collaborations will be given. One concerns the Benguela Upwelling System and the other the dynamics of the Southern Ocean.

* : International Centre for Education, Marine and Atmospheric Sciences over Africa

Titre : ENSO representation in climate models from CMIP3 to CMIP5

Abstract : 

The ability of coupled ocean-atmosphere general circulation models (CGCMs) to simulate the El Niño Southern Oscillation (ENSO) has improved over the past decades. Nevertheless, the diversity of model simulations of present-day ENSO characteristics indicates current limitations in our ability to model this climate phenomenon and anticipate properly changes on short and long time scales. Recent multi-model studies of ENSO in CMIP models show that standard evaluation via metrics and the process-based evaluation are both required. Here we apply a series of ENSO metrics mainly proposed by the CLIVAR Pacific Panel to both CMIP3 and CMIP5 simulations. It is found that ENSO characteristics are not radically different in CMIP5 versus CMIP3 simulations. The large diversity in the CMIP3 amplitude of Sea Surface Temperature (SST) variability is however reduced in CMIP5. If ENSO seasonal phase lock is better represented in CMIP5, other ENSO fundamental characteristics as SST anomalies spectrum and associated central Pacific precipitation variability remain difficult to represent. Large errors in the tropical Pacific mean state simulation moreover remain in CMIP5. The Bjerknes and the shortwave feedbacks, which are the central Pacific zonal wind stress and eastern Pacific shortwave flux response to SST anomalies in the eastern Pacific, remain important sources of uncertainty in CGCMs. In particular, the shortwave feedback is nonlinear as its sign depends on the atmospheric regime that switches seasonally from subsident to convective in the observations. However, only one third of CMIP3 and CMIP5 models can reproduce this shift of regime. Interestingly, there is a strong relationship between the shortwave feedback nonlinearity and the modeled ENSO amplitude. The causality remains unclear, however it has to be noted that the ability of a model to change its atmospheric regime is linked with its ability to reproduce the tropical Pacific mean state. Finally this study provides a synthesis on the ability of each CMIP3 and CMIP5 model to simulate ENSO and an example of use of the metrics to sum up the information on the simulation of ENSO and its associated processes.

Jörg Schulz
European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites, Darmstadt, Germany

Titre : SUSTAINED CLIMATE DATA RECORD GENERATION AT EUMETSAT

Abstract :

Climate change is one of the greatest challenges facing mankind in the twenty-first century. Observations from space provide unique information of the climate system, so it is evident, that the future of the global climate observing system depends critically upon a major satellite component. This has also been recognised by the UNFCCC and its subsidiary bodies.
An improved understanding of the Earth System – of its weather, climate, oceans, land, geology, natural resources, ecosystems, and natural and human-induced hazards – is essential if we want to better predict and mitigate against the expected global changes and the impacts on human civilisation. Data collected by, and information created from, Earth observations constitute critical inputs in the development of this understanding – providing evidence for informed decision-making, supporting the science which underpins strategies for global environmental governance, and for monitoring our progress on all geographical scales – as we explore new development paths aimed at sustainable management of the Earth.
Satellite operators are responsible for the development and operations of the satellites and its sensors, and the processing of satellite data, from which satellite products can be generated in an operational mode (e.g. Near Real Time processing of data supporting weather forecast applications). These kinds of data can well support environmental monitoring applications, however, it is recognised, that higher level applications, e.g., climate variability and change analysis requires well calibrated observations and long-term homogeneity of long time series of data. Satellite data of such kind are referred to as Climate Data Records (CDR) and are generated through careful recalibration and reprocessing activities. Such activities have been considered by the EUMETSAT member states as the main focus of EUMETSAT’s activities in support to Climate Monitoring.
This presentation provides an overview of EUMETSAT’s activities in CDR generation. It gives examples of currently produced CDRs for the use in climate analysis and Numerical Weather Prediction (NWP) model based reanalysis. At the core of the activities are the long existing data records of the EUMETSAT Meteosat and Eumetsat Polar System program satellites. In particular the usage of the Meteosat data presents a challenge because the instruments were originally not designed to be used for climate monitoring. Thus, the homogenisation of the time series is a critical activity. The presentation also gives an overview how international collaboration is organised and how this lead to improved Climate Data Records.

Roshanka Ranasinghe, UNESCO-IHE/TUDelft/Deltares, Pays-Bas

Titre: Assessment of Climate Change impacts on Coasts: Raising the bar

Abstract:
Climate change will increase the potential for coastal erosion and inundation in the 21st century and beyond. As the coastal zone is also the most heavily populated and developed land zone in the world, such an increase in coastal hazards is certain to result in massive socio-economic losses worldwide. To mitigate damage and/or to develop efficient adaptation strategies, decision makers need robust and dependable methods/tools to assess potential climate change driven coastal hazards. However, presently adopted methods to assess climate change driven coastal change are archaic and in most situations, simply inappropriate. This presentation describes some recently developed innovative numerical modelling methods/tools that are specifically geared to provide robust and probabilistic estimates of climate change driven coastline change for risk informed on-the-ground decision making.

Yahia HUSSEIN, INRIA

Avancées récentes issues de la Physique non-linéaire et des systèmes complexes pour l'analyse multiéchelles des signaux dans l'étude des données d'observation de la terre et de l'Univers.

Résumé :

Les signaux d'observation de la Terre ou de l'Univers possèdent des résolutions spatiales, temporelles, spectrales ainsi que des dynamiques d'acquisition toujours croissantes, et donnent accès à l'étude de phénomènes naturels à différentes échelles d'observation. Ces signaux permettent en outre de tester la "robustesse" des outils de traitement du signal, et de savoir notamment si les caractéristiques signal extraites sont cohérentes avec l'organisation multiéchelle des signaux naturels complexes. Dans cet exposé nous nous intéressons aux méthodes d'analyse les plus récentes (analyses multirésolution, exposants critiques etc.)  permettant de caractériser les propriétés multiéchelles et l'imprédictabilité des signaux d'acquisition, et nous comparons différentes approches issues d'idées développées en physique non-linéaire et systèmes complexes pour mesurer et caractériser les effets non-linéaires et turbulents dans ces signaux et leur influence sur la dynamique des phénomènes observés. Nous donnerons deux exemples d'application de ces approches très récentes: la description fine des phénomènes d'inférences entre les échelles des signaux d'acquisition au dessus des océans (ondelettes optimales, cascade d'énergie) et leur application à la détermination de la dynamique océanique à résolution sub-mésoéchelle; et en données d'astronomie, nous présentons des nouveaux outils de traitement du signal non-linéaire en optique adaptative.

Alexandre Ganachaud (LEGOS, IRD)

Titre : La circulation océanique du Pacifique Sud-Ouest : Progrès et avancées de l’expérience SPICE.

Résumé : La circulation océanique du Pacifique Sud redistribue l'eau de la grande gyre subtropicale vers l'équateur par un cheminement vers l'Ouest dans le Courant Equatorial Sud, dont une grande partie entre en Mer de Corail et longe la côte pour rejoindre l'équateur. Ces eaux forment la source la plus importante du sous-courant équatorial puis cheminent vers l'est avant d'émerger au niveau de la langue d'eau froide du Pacifique. Une variation des propriétés thermohalines de ces masses d'eau, ou de leur transport peut influencer le cycle de l'oscillation ENSO (El Niño Southern Oscillation), engendrer des rétroactions climatiques à l'échelle du bassin, ou modifier l’apport équatorial en fer, élément limitant dans cette zone. L’importance de ce cheminement a donné lieu à un programme international spécifique, CLIVAR/SPICE (Southwest Pacific Ocean Circulation and Climate Experiment) en collaboration avec GEOTRACES.

Chris Chapman (Australian National University)

Title : Jet Jumping: Variability in the Southern Ocean fronts

Abstract : Recent observations of the Southern Ocean from fixed moorings and satellite altimetry have revealed that the jets, or “fronts” that make up the Antarctic Circumpolar Current show peculiar variability in the vicinity of large, sub-surface topographic features.  Two (or more) jets that pass near the same topographic feature display anti-correlated behavior, where one jet will increase in strength at the expense of others.  This variability can manifest itself in dramatic ways, with a particular jet changing ``preference” for a topographic feature.  For example, a jet that previously skirted a plateau to the north, can very rapidly shift to skirt the plateau to the south.  Shifts in the latitudinal position of jets of more than 10 degrees have been observed.    


We will present a simple framework explaining this behavior, built on the results of an idealized numerical model. We posit that it is the interaction of turbulent eddies and topographically driven flow in the abyssal layers that explains the observed variation in mean currents observed at the surface and middle layers.  The feedback of eddy – mean flow will also be discussed.   

Patrick Castillan, Chef du projet CFOSAT (China French Oceanography SATellite) au CNES (DCT/PO/EV)présentera cette mission CNES/CNSA,avec les participations de Céline Tison (DCT/SI/AR), Thierry Amiot (DCT/SI/AR) et Juliette Lambin (DSP/TEC)

Seminaire CFOSAT

 Résumé : Le CNES et la CNSA (Chinese National Space Administration) ont proposé de mener conjointement une mission très innovante, CFOSAT (China French Oceanography SATellite) satellite dédié à l'observation de la surface des océans. Observer, comprendre et prédire les divers processus à la surface des océans est d'une importance majeure a fortiori pour les pays à forte vocation maritime.
Les principaux objectifs de CFOSAT sont d'observer et caractériser, à l'échelle globale, les vagues et le vent de surface ce qui devrait contribuer à l'amélioration de la prévision vent/vague pour la météo marine,de la modélisation et la prédiction de la dynamique des océans, de la connaissance de la variabilité du climat, de la connaissance fondamentale des processus de surface...
En terme d'opportunité, CFOSAT sera aussi utilisé pour complémenter d'autres missions dédiées à l'estimation des paramètres à la surface des sols (humidité et rugosité notamment) ou dédiées aux caractéristiques de la calotte polaire. A ces fins, le satellite embarque 2 diffusiomètres en bande Ku (13.2 à 13.6 GHz) en rotation autour de l'axe vertical : SCAT (SCATtéromètre vent) et SWIM (Surface Wave Investigation Monitoring). Entré en phase de réalisation début 2010, CFOSAT devrait être placé en orbite vers 2015 pour une mission d'une durée totale de 3 ans.

Philippe Maillard (Département de Géographie, Universidade Federal de Minas Gerais)

Titre : La classification d'objets appliquée à l'étude des terres humides :
trois exemples d’étude au Brésil

Résumé : La segmentation et le traitement par objet sont des concepts qui existent depuis plusieurs décennies en traitement d’image mais c’est entre autre l’avènement des images satellitaire de haute résolution qui ont provoqué un engouement plus généralisé pour ces approches en télédétection. Il existe aujourd’hui plusieurs logiciels qui offrent des algorithmes de segmentation. L’un d’entre eux, MAGIC (« Map Guided Image Classification »), développé à l’Université de Waterloo (Ontario, Canada) offre la capacité d’effectuer la segmentation et la classification non-supervisée en un seul temps. MAGIC exploite un concept hybride de segmentation par bassin (« watershed ») et de chaines de Markov. Les applications de ce genre d’algorithmes sont très vastes. Cette présentation porte sur des applications liées à l’eau et à son interface avec la terre ferme. C’est à travers trois exemples pris au Brésil que les possibilités de cette approche sont illustrées.

Le premier exemple peut être classé comme un abordage classique de classification nominale de communautés de plante aquatiques des terres humides associées à la rivière Pandeiros au nord du Minas Gerais et pour lesquelles MAGIC a permis une amélioration nette du succès de la classification comparé aux méthodes traditionnelles basées sur le pixel.

Dans le second exemple, MAGIC a été utilisé pour isoler les surfaces d’eau dans un système lacustre contenant quelques 300 lacs, et ce, dans une série temporelle de 15 images Landsat entre 1985 et 2010. L’étude porte sur l’évolution de la surface d’eau de ces lacs dont beaucoup sont progressivement colonisés par la végétation aquatique, quelquefois jusqu’à disparition complète de la surface d’eau apparente. Les résultats montrent qu’il s’avère complexe d’associer ce comportement à des phénomènes de détérioration ou de préservation. Néanmoins, la méthode
employée s’est montrée efficace et fiable.

Enfin, le troisième exemple porte sur l’utilisation de la segmentation et la classification d’objets pour séparer et caractériser des zones de forêt riveraine. Dans ce cas, afin de limiter la recherche, un concept de distance verticale jusqu’à l’eau (« depth to water ») a été employé en utilisant un modèle numérique d’élévation et le tracé des cours d’eau. De plus, trois logiciels de segmentation ont été testés et comparés : MAGIC, eCognition et SPRING. Bien que eCognition ai eu la meilleure performance, MAGIC a permis des résultats comparables avec un haut taux de succès.

Roger Francois (UBC)

Titre :

Changes in the deep water circulation of the Arctic Ocean during the last 30 years inferred from the distribution of ²³⁰Th in the water column

Résumé :

Dissolved ²³⁰Th was first measured in the water column of the Arctic Ocean in 1983 from an ice camp over Alpha Ridge (Bacon et al., 1989). Subsequently, an additional 22 profiles were measured at various locations between 1987 and 2009 in the Eurasian and Canadian Basins (Cochran et al., 1995; Scholten et al., 1995; Edmonds et al., 1998; 2004; Francois et al., unpub.). These profiles can be compared in space and time to infer changes in the deep water circulation of the Arctic Ocean. In particular, it can be shown that, prior to the early 1990’s, a water mass remained largely isolated from the general circulation of the Arctic Ocean, under permanent ice cover over Alpha Ridge and in northern Makarov Basin. This relative isolation is based on the very high dissolved ²³⁰Th concentrations measured at these two locations in 1983 and 1991, respectively. In the mid-1990’s, the pattern of Arctic deep water circulation started to change, resulting in the displacement of this previously isolated water mass into the surrounding basins, first in the Norwegian Sea, and most recently in Canada Basin. These data further illustrate the potential of ²³⁰Th as a powerful, yet rarely used, tracer of deep water circulation.

Nathalie Zilberman, SCRIPPS

Etude de la circulation méridienne dans l'océan Pacific tropical a l'aide de float Argo

Abstract : Gridded Argo temperature and salinity profiles and atmospheric reanalysis surface winds are used to study the time-variability of the shallow meridional overturning circulation (MOC) in the South Pacific Ocean between 2004 and 2010. The basin-wide meridional geostrophic transport is computed at several latitudes where the Argo coverage is dense enough to resolve the flow field. An initial level of no motion at 1000 m is used in the tropics, while 2000 m is chosen in the subtropics, and these relative velocities are adjusted using Argo trajectory data. The response of the Pacific heat transport to interannual variations in the wind forcing and the Indonesian Throughflow (ITF) is studied. In the tropical South Pacific Ocean, the poleward Ekman and equatorward geostrophic branches of the MOC exhibit an El Niño-Southern Oscillation (ENSO) signature with strong meridional transport occurring during La Niña and weak meridional transport during El Niño. At 7.5°S, mean basin-wide geostrophic transport from 1000 dbar is 48.5 +/- 2.5 Sv, of which 30.3-38.4 Sv returns to the subtropics in the surface Ekman layer, whereas 10.1-18.2 Sv flows northward feeding the ITF. The major portion of the time-variability in basin-wide geostrophic transport is due to changes in the interior. The mean oceanic heat transport across 7.5°S (including the ITF) is -0.5 +/- 0.15 pW, about half of the air-sea heat flux computed from reanalyses integrated over the region north of 7.5°S. During La Niña, stronger equatorward transport of cooler subsurface water at 7.5°S is accompanied by stronger heat gain by the ocean from the atmosphere north of 7.5°S. The opposite tendencies occur during El Niño.

Christophe Eugène Menkes, LOCEAN, IRD-Nouméa

Le thon germon dans la ZEE calédonienne : observer et modéliser son habitat et ses migration pour mieux comprendre sa distribution : 2 ans de recherche

Le thon germon représente 60-70% de la pêche hauturière dans la calédonienne. C’est une espèce au comportement peu connu et dont le stock dans le Pacifique Sud Ouest est en déclin. Mieux comprendre le comportement de ce grand prédateur est ainsi une question d’importance écologique et économique. Notre étude multidisciplinaire et inter-institutionnelle a permis d’obtenir une base de données sur le thon germon jusqu’à alors inédite et inégalée. Plusieurs équipes ont échantillonné, analysé et étudié l’environnement, les proies et le comportement du thon germon dans la ZEE de Nouvelle-Calédonie mais aussi à l’échelle du Pacifique Sud. Les connaissances de la diète, des migrations, des habitudes comportementales, de l’habitat, du micronecton, de la distribution et de la biomasse du thon germon dans la ZEE de Nouvelle-Calédonie ont été sensiblement approfondies.

Au cours de ce séminaire, nous exposerons les méthodes utilisées pour l’estimation des biomasses de thon, de zooplancton et de micronecton, le marquage des bêtes, ou encore l’amélioration des simulations numériques. Un effort important - et pas toujours couronné de succès - a été consacré à la compréhension des mécanismes reliant la variabilité du climat (e.g ENSO) avec les populations de thon germon du Pacifique Sud ou encore pour comprendre les interactions locales entre l’environnement à échelle des ZEE et le comportement des thons et de ses proies. L’ensemble des connaissances issues de cette étude est progressivement intégré à un modèle d’estimation de stock régional spatialisé (SEAPODYM) afin d’améliorer les outils d’aide à la gestion durable du thon germon par les collectivités territoriales et les pays insulaires de la région.

Phoebe Lam, Woods Hole Oceanographic Institution

 Using Nd isotopes to reconstruct paleo-Fe supply to the Northwest Pacific over the last glacial cycle