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Observabilité de la circulation de surface par altimétrie satellitaire

Par ecola — Dernière modification 09/10/2014 23:58

Observabilité de la circulation de surface par altimétrie satellitaire

Contact: F. Birol, N. Ayoub, F. Lyard, P. De Mey

Depuis plusieurs années, un des axes de recherche de l'équipe ECOLA est d'analyser la partie du spectre de la variabilité océanique côtière et régionale observable à partir de mesures altimétriques, et les différents processus océaniques associés. Cette étude se décline dans différentes régions dont le Golfe de Gascogne.

Signature de la variabilité de la circulation le long des côtes Cantabriques durant l’hiver 2004 à partir de données altimétriques et d’un modèle de circulation

G. Herbert (PhD student), N. Ayoub, F. Lyard in collaboration with P. Marsaleix (Laboratoire d'Aérologie)

 L’objectif de cette étude est de déterminer si un jeu de données altimétriques côtier est capable de détecter le développement de l’Iberian Poleward Current (IPC) en hiver le long des côtes Cantabriques. Nous analysons sur l’hiver 2004 des données altimétriques des satellites TOPEX/Poséidon et Jason-1 (données XTRACK du CTOH/LEGOS), des observations de température de surface (SST), des séries temporelles de courants de surface aux bouées de Puertos del Estado ainsi qu’une simulation numérique avec le code SYMPHONIE. L’analyse des données de SST et de courants montre que l’IPC se développe sous formes de pulses de quelques jours cette année-là. Le modèle fournit une représentation des courants de surface cohérente avec les observations aux bouées ; de plus, des anomalies chaudes en surface et subsurface sont associées aux courants qui présentent eux-mêmes une grande cohérence dans les 120 premiers mètres au moins. L’analyse des données altimétriques le long des traces a permis d’identifier la signature des pulses de courant vers l’est. Néanmoins, des incohérences locales entre observations altimétriques voisines dans le temps et dans l’espace apparaissent et sont probablement liées aux incertitudes sur les corrections géophysiques appliquées aux observations. Notre étude illustre les limites de l’utilisation des données altimétriques actuelles pour l’analyse des variations à haute-fréquence ((O) 1 jour) d’un courant côtier ; elle montre néanmoins que ces données devraient être utilisées conjointement avec des observations in situ et de SST pour un suivi de la variabilité de l’IPC de par leur échantillonnage régulier et continu (quelques soient les conditions atmosphériques).

Anomalies des courants géostrophiques le long des traces pour la période du 12-18 Janvier 2004 et SST (données SST de Météo-France). D'après Herbert et al., 2011.

Pour en savoir plus: ‘Modélisation et observation de la dynamique haute-fréquence de la circulation du Golfe de Gascogne’, Gaëlle Herbert, thèse de doctorat de l’Université de Toulouse, 2012.



Tourbillons de mésoéchelle observés par altimétrie satellitaire

R. Dussurget (PhD student), F. Birol, R. Morrow

Si l’utilité de mesures altimétriques (retraitées pour des applications régionales) a été démontrée pour étudier les tourbillons et la circulation côtière du Golfe de Gascogne (Caballero et al., 2008 ; Le Hénaff et al., 2010 ; Herbert et al., 2011), il faut toutefois considérer que nous nous positionnons aux limites de performance des systèmes altimétriques actuels. Pour tenter de quantifier cette limitation et ses conséquences, dans la thèse de R. Dussurget, nous avons commencé par analyser comment les produits 2D standards distribués par le centre AVISO/DUACS et les données originales le long de la trace, retraitées avec le logiciel X-TRACK (développé conjointement par l'équipe et le S.O. CTOH), nous permettent respectivement de dériver les caractéristiques principales de la méso-échelle dans la zone d’étude.

L’analyse de spectres de variabilité spatiale et temporelle du niveau de la mer permet de mettre en évidence d’importantes différences de contenu entre les 2 types de données altimétriques considérés (Figure 1). Les cartes d'anomalie de hauteur de la mer (SLA) montrent un déficit d’énergie en dessous de 150 km et de 200 jours. Afin de comprendre l’impact de ces écarts, une analyse en ondelettes a été utilisée pour nous permettre de détecter et caractériser des tourbillons à partir de données altimétriques le long de la trace (Dussurget et al., 2011). Cela a permis de mettre en évidence un manque systématique d’amplitude et d’échelle des structures détectées dans les produits 2D à l’intérieur du Golfe de Gascogne (Figure 2). Les vitesses géostrophiques autour de ces tourbillons sont sous-estimées d’environ 33%, impliquant une réduction de moitié de l‘EKE correspondante. Vers l’Ouest, les échelles spatiales des tourbillons deviennent progressivement suffisamment proches du rayon de décorrélation utilisé dans l’analyse des cartes AVISO/DUACS (~120 km) pour que celles-ci les détectent. Ceci explique l’apparition de tourbillons seulement au large du Golfe de Gascogne dans l'étude de Chelton et al. (2011).

Ce travail nous a amené à proposer une méthode de cartographie adaptée aux échelles régionales de variabilité (dans la limite du possible). Celle-ci, présentée dans Dussurget et al. (2011), a ensuite été optimisée pour prendre en compte les résultats de la confrontation des analyses de hauteur de la mer calculées (et les informations physiques dérivées) à d’autres types d’observations (spatiales et in-situ). Cette étude poussée d’inter-comparaison de données, ainsi que différentes considérations techniques sur les traitements de la mesure ont été utilisées pour discuter les limitations d’une approche basée sur les seules mesures altimétriques (cartographie de données à partir des constellations de satellites existants) et l’intérêt d’une analyse combinée à des mesures indépendantes (mais alors, quel type de mesure pour quel type d’information ?).

Pour en savoir plus: Apport de l’altimétrie à l’étude des tourbillons à méso et subméso-échelle: application régionale au Golfe de Gascogne, Renaud Dussurget, thèse de doctorat de l’Université de Toulouse, 2012.

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