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Assimilation et quantification des incertitudes dans le Golfe de Gascogne

Par ecola — Dernière modification 10/10/2014 17:30

Assimilation de données et quantification des incertitudes dans le Golfe de Gascogne

Contact: P. De Mey, N. Ayoub

La modélisation et l’assimilation en zone côtière présentent des défis spécifiques par rapport à l’océan hauturier de par la présence de couplages rapides, de non-isotropies et de non-linéarités, par la diversité des processus en jeux et le large éventail des échelles spatiales et temporelles qui leur sont associées. Le Golfe de Gascogne en particulier est une zone riche en termes de processus à prendre en compte pour l’estimation et la compréhension de la circulation océanique aux échelles de quelques jours à quelques années.

Nos principaux objectifs sont

  • d’une part la modélisation réaliste à échelle fine et l’observabilité des processus dans le Golfe de Gascogne et les mers limitrophes – réunis sous le vocable de « zone IBI » (Irish-Biscay-Iberian shelves).
  • d’autre part la quantification des incertitudes de modèles de circulation à différentes sources d’erreurs, et l'intégration données-modèles via le downscaling et l’assimilation de données, à partir de méthodes ensemblistes.

Pour ces différentes activités, nous nous appuyons sur notre positionnement au sein du POC (Pôle Océan Couplages), et utilisons les outils SIROCCO, notamment les codes numériques T-UGOm et SYMPHONIE et le code d’assimilation SEQUOIA. Nous travaillons aussi avec MERCATOR-Océan dans le cadre du projet MyOcean sur l’implémentation de méthodes ensemblistes dans la maquette IBI36/NEMO.

Assimilation de données avec les codes SEQUOIA et Symphonie

Notre projet a pour objectif de contraindre un modèle de circulation du Golfe de Gascogne par des observations altimétriques et de SST à haute résolution spatiale dans le but d’obtenir une estimation plus réaliste de l’état de l’océan. Un intérêt particulier est porté à l’impact de l’assimilation sur les couches superficielles, sur les échelles de temps variant de la journée au mois. Nous construisons une plateforme couplée SEQUOIA-SYMPHONIE permettant d’assimiler par le filtre de Kalman d’Ensemble des observations altimétriques nadir et à fauchée d’anomalies du niveau de la mer (SLA), de température de surface de la mer (SST) à haute résolution spatiale, et de mesures à la mer. Les premières expériences avec la maquette sont réalisées dans le cadre d’expériences jumelles.

Le filtre de Kalman d’ensemble s’appuie sur une étude préalable de modélisation stochastique : les covariances d’erreur a priori du modèle de circulation sont estimées à partir des statistiques  sur des ensembles de simulations. Ces ensembles sont générés en perturbant différents paramètres ou forçages, selon la principale source d’erreur considérée. L’équipe travaille depuis plusieurs années sur ces approches, notamment dans le cadre de thèses et de séjours post-doctoraux. Parmi les études récentes citons les travaux de Lucas et al. (2008), Jorda et De Mey (2010), Kourafalou et al. (2014), Quattrocchi et al. (2014).

En 2010-12, l’équipe a animé sur financement GMMC/EPIGRAM un groupe de travail sur l’assimilation dans le Golfe de Gascogne réunissant différents partenaires : LEGOS/POC, PREVIMER et ACTIMAR, SHOM et MERCATOR-Océan. L’objectif principal était d’analyser ensemble et confronter les approches et résultats d'assimilation des équipes participantes autour de périodes d’étude, domaines et variables communes.

Fin 2013, le volet (a) du projet AMICO1 démarre avec pour objectif une boîte à outils de downscaling basé sur une approche ensembliste pour les modèles côtiers imbriqués dans des modèles régionaux. Pour plus d’information, cliquer ici.

Ces différents travaux sont menés dans le cadre de projets soutenus par le CNES (via le projet MICSS I et II de l’OST/ST), par l’INSU (programme LEFE/MANU), par le GMMC, par le SHOM, par le Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie (via le programme Copernicus-France et le projet AMICO) et par l’Union Européenne (projet MyOcean).

Les simulations avec Symphonie/SEQUOIA sont effectuées sur le cluster du POC au Laboratoire d’Aérologie et au centre de calcul CALMIP.

Des présentations plus détaillées sont accessibles à partir des pages suivantes :

- caractérisation des erreurs modèles dues aux incertitudes sur le forçage en vent dans une simulation de la circulation hivernale du Golfe de Gascogne (configuration Symphonie)

- vers l’implémentation d’une méthode d’assimilation par EnOI (Ensemble Optimal Interpolation) dans le système IBI36/NEMO (coll. MERCATOR-Océan)

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