Assimilation de données en mode opérationnel avec le modèle haute résolution PAM

1. Assimilation de données en mode opérationnel avec le modèle haute résolution PAM (Prototype Atlantique nord et Méditerranée) Benoît TRANCHANT, Jean-Michel LELLOUCHE, Lucas NOUEL, Eric GREINER, Mounir BENKIRAN , Eric DOMBROWSKY ____________________ http://www.mercator.com.fr

2. Structure de Mercator océan • MERCATOR est la contribution Française à l’expérience internationnale GODAE(Global Ocean Data Assimilation Experiment). • MERCATOR est soutenu par les six principaux centres qui s’interessent au développement de l’oceanographie et du climat : avec deux autres partenaires essentiels. Création du GIP MERCATOR Ocean en avril 2002

3. Satellite Observations (TOPEX,JASON) Model Forecast Model Nowcast (MERCATOR) In Situ Observations (CORIOLIS) Objectifs de MERCATOR • Le but du projet MERCATOR est l’implémentation d’un système de prévision océanique capable de : • Simuler l’océan global avec un modèle aux équations primitives à haute résolution, en assimilantdes données satellitales et in-situ afin de fournir des réanalyses etdes prévisions de la circulation océanique globale, • De tourner en mode opérationnel afin de répondre (i) à la communauté scientifique, (ii) aux différents services de l’état (civil et militaire), (iii) aux différents besoins de l’océanographie commerciale, • Contribuer au développement des systèmes de prévision saisonnière et climatique enfournissant des conditions initiales de l’océan pour les modèles couplés.

4. Stratégie: Du REGIONAL au GLOBAL De la R&D à l’OPERATIONEL 1/15° 2003 1/15° 2002 2° 1/4° 2001 1/3° Modélisation et Assimilation Assimilation en temps réel de l’altimétrie et des données in-situ • Deux modèles globaux à basse (2°) et moyenne résolution et (1/4°). • Deux modèles régionaux à moyenne (1/3°) et à haute résolution (1/15°) sur l’AtlantiqueNord et la Méditerranée.

5. Grille Horizontale : de 5 à 7 km Grilles Mercator, tournée au 1/15º en Atlantique, au 1/16º en Méditerranée et déformée à Gibraltar. Rot. Eq. PAM : La configuration MODELE • Code :OPA 8.1 (LODYC) • Frontières : • Zones de rappel en température et salinité au nord et au sud. • Zone de rappel au-dessous de 500m dans le Golfe de Cadix.

6. SAM-1 assimilation principle(De Mey et Benkiran, JMS 2002) Model of the guess error covariances Observability of the reduced state correctionde T, S, U, V,EKE SAM-1-v1Premier Système d’Assimilation Mercator – Version 1 ASSIMILATION • Schéma d’Assimilation : Interpolation optimale (O.I) basée sur SOFA3. • Seule la SLA (Sea Level Anomaly) des traces de TOPEX/ERS-2/JASON/GFO est assimilée en mode univarié (SAM-1-v1). • L’initialisation du modèle est principalement basée sur une méthode de montée-descente.

7. Paramètres de l’assimilation Covariance d’erreur d’ébauche :B = D½ C D½ (D½ = 7 cm) Corrélations d’erreur d’ébauche : C • Atlantique : rayons de corrélation calculés à partir de la SLA analysée (PSY1-v1) • Méditerranée : constantes = 150 km et 30 jours

8. Coupleur PALMModularité par l’exemple ASSIMILATION • PALM : Outil modulaire pour le couplage modèles - schémas d’assimilation de données.

9. Liens avec les différents centres de données CENTRES de DONNEES MERCATOR OCEAN Altimétrie - temps réel : Traces hebdomadaires des anomalies du niveau de la mer et cartes - temps différé : Jeux de données hebdomadaires validés Topex/Poseidon, ERS-2, GFO, Jason-1 SSALTO/DUACS In-Situ - temps réel : Données hebdomadaires des XBT, CTD, bouées, etc - temps différé : Jeux de données hebdomadaires validés données ARGO, XBT/CTD, bouées, mouillages, ... CORIOLIS NWP - temps réel : analyses ECMWF aux 6 heures, et 10 jours de prévision ; SST Reynolds - temps différé : ré-analyses Outputs du modèle atm. : tensions de vents, flux de chaleurs, flux E-P ECMWF, ...

10. 10 Sections Verticales 22 Mouillages Northern Europe Gulf Stream 8 Regional Zooms POMME campaign area Gulf of Mexico and Carribean Med Sea Outflow North Brazil Eastern North Atlantic Tropics Le Bulletin MERCATOR PSY1 http://www.mercator.com.fr ASSIMILATION PREMIER PROTOTYPE REGIONAL Modèle au 1/3° sur l’Atlantique Nord et les tropiques Avec assimilation de traces altimétriques • Description 4D de l’océan : Température, Salinité, Courants et Transports, SSH, épaisseur de la couche de mélange … • Chaque mercredi (analyses et prévisions à 7 et 14 jours). • Assimilation et intercomparaison des données.

11. Le premier Bulletin officiel MERCATOR PSY2 Analyse le 11/12/02 Prévision à 14 jours 25/12/02 Prévision à 7 jours 18/12/02 c’est le 8 janvier 2003 ! Rattrapage temps réel (1,5 an) + tests en conditions opérationnelles Assimilation des traces altimétriques (JASON-1/ERS-2/GFO)

12. Les zooms et diagnostics on-line PSY2 De très beaux filaments !

13. Diagnostics on-line :27 mouillages

14. Diagnostics on-line : sectionscomparaisons

15. Perspectives 2003-2004 • Rendez-vous en 2003 pour les prévisions océaniques haute résolution • Assimilation multivariée (O.I): Altimétrie (JASON/ERS/GFO) • + SST (Reynolds) • + in-situ (profils T,S) • Xr= S X , où S est la matrice d’EOFs sur la verticale. • Vecteur d’état (,T,S) : • 22 niveaux de température et de salinité • Fonction de courant barotrope • Assimilation multivariée avec un filtre de Kalman de rang réduit de type SEEK (Singular Evolutive Extended Kalman)

16. Delta temperature (800m) Delta salinity (800m) Delta HBAR Delta SLA +7cm -7cm Delta HBAR Delta HBAR Delta S Delta S Delta T Delta T Assimilating altimeter data in the multivariate assimilation scheme CLS - M. Benkiran

17. Assimilating in situ profiles in the multivariate assimilation scheme CLS - M. Benkiran