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Programme "Atmosphère et Océan à Multi- échelles" (PATOM)

Compte-rendu de la réuniondu Comité Scientifique des 14-15 Mars 2005

Présents :Comité Scientifique : Arbogast Philippe, Bechtold Peter, Bonneton Philippe, Bouruet-Aubertot Pascale, De Mey Pierre, Giraud Vincent, Lafore Jean-Philippe, Marécal Virginie, Masson Valéry, Protat Alain, Rabier Florence, Roca Rémy, Roux Frank, Taupier-Letage Isabelle, Thierry VirginieExcusé   : Bourlès BernardInvités   :Lemaître Yvon, Mélières Marie-Antoinette, Papineau Nicole , Révillon Martine, Reverdin Gilles

Ordre du jour : 1. Intervention de N. Papineau, directrice adjoint de l'INSU, en charge du département « Océan-

Atmosphère »2. Rôle et fonctionnement du PATOM 3. Préparation des journées d’évaluation 20054. Budget 20055. Evaluation des demandes reçues en réponse à l’appel d’offre

1 – Intervention de N. Papineau

N. Papineau porte à la connaissance des membres du PATOM que le futur fonctionnement du CNRS nécessitera de travailler en « coûts consolidés ». A partir de 2006, la totalité des coûts associés aux projets devra figurer dans les réponses à l'Appel d'Offres transmises au PATOM .

Concernant le lien avec les autres programmes, N. Papineau rappelle que :● les ACI orientées vers le climat et les axes de l'Agence Nationale de la Recherche concernant

l'environnement sont complémentaires des programmes de l’INSU,● l’action du PATOM doit montrer un lien fort avec l’opérationnel. Ainsi, le PATOM doit continuer à

financer les recherches en amont de MERCATOR, dont la recherche finalisée est financé par le GMMC. De même, le PATOM doit jouer un rôle dans la structuration des recherches en océanographie côtière, et dans la coordination entre l’océanographie hauturière et l’océanographie côtière. Dans ce domaine, les relations entre le PATOM et le PNEC devront sans doute être précisées. Concernant l’action du PATOM sur le thème "assimilation de données", V. Cassé est chargé de la rédaction d’un document sur la coordination des actions conduites par les différents organismes. Sont finançables par le PATOM les recherches sur l’assimilation qui concernent directement des thématiques du PATOM.

N. Papineau rappelle les points importants émanant du rapport d’évaluation du précédent comité PATOM :- le PATOM doit, par son action, faire ressortir des priorités scientifiques fortes. Ceci passe par un soutien financier important des meilleurs projets scientifiques et plus de sévérité pour des projets hors des thèmes forts du PATOM. - pour avoir une meilleure cohérence des thèmes à l’intérieur de « OA » et ainsi obtenir une meilleure visibilité de « OA », il est nécessaire que les bilans des projets soutenus par le PATOM soient diffusés sous forme d’un rapport synthétique facilement utilisable par des non-spécialistes. F. Roux propose que ces rapports soient mis sur le site web de l’INSU pour une plus large diffusion.

N. Papineau présente les différents points sur lesquels le fonctionnement du PATOM est modifié par rapport au fonctionnement de l’ancien comité :

● les différents organismes participants au PATOM (Météo-France, CNES, IRD, IFREMER, SHOM, EDF) ne sont désormais plus représentés par un membre nommé au Comité Scientifique du PATOM. La coordination entre les différents organismes est maintenant assurée par un CIO (Comité Inter-Organismes). Le prochain CIO se tiendra le 5 avril, le même jour que les CIOs des programmes PNEDC et PROOF.

● Il est maintenant possible et souhaitable (dans la mesure du possible) de financer les bons projets pluriannuels en une seule fois pour toute leur durée.

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● Pour éviter les « bas de laine », il n’y aura pas de report possible d’une année sur l’autre (voir avec le CNRS la possibilité éventuelle d'un report pour des montants ne dépassant pas 10-15% de la somme totale). Pour permettre ce fonctionnement, les crédits de paiement seront notifiés de la façon suivante : 60% dans l’année de la demande à partir du moment où les autorisations de programme sont données et 40% au tout début de l’année suivante. Le rapport 60/40 peut être modulé en fonction des besoins de chaque programme scientifique.

2 – Rôle et fonctionnement du PATOM

F. Roux (président du PATOM) a reçu la lettre de cadrage du PATOM. Elle va également être diffusée aux membres du CS. Le nouveau CS est constitué majoritairement de nouveaux membres. F. Roux a pris la responsabilité de la présidence et V. Marécal celle du secrétariat scientifique du PATOM car elle faisait partie de l’ancien comité. Le président et la secrétaire scientifique sont tous les deux de la communauté atmosphère. A terme (1 ou 2 ans), il serait souhaitable que le poste de secrétaire soit occupé par un(e) océanographe afin d’assister F. Roux pour la partie océanographie.

Le comité PATOM se réunit généralement deux fois par an. Lors de la première réunion, qui se tient généralement en tout début d’année, les dossiers scientifiques soumis suite à l’appel d’offre du PATOM sont évalués.

La deuxième réunion a lieu vers le mois de septembre. Elle est coordonnée avec les Journées d’Evaluation ou de Prospective qui se tiennent chaque année alternativement. En 2005, auront lieu des Journées d’Evaluations (voir plus loin). Lors de cette réunion, l’Appel d’Offres pour l’année suivante est discuté. Pour 2005, le comité ayant été nommé tardivement, l’appel d’offre a été rédigé par F. Roux à partir de l’appel d’offre 2004 et des recommandations du comité d’évaluation du PATOM. Lors de la réunion de septembre 2005, le CS devra travailler sur les termes de l’Appel d’Offres pour 2006, concernant à la fois les priorités scientifiques et les modalités de soumission et d'évaluation.

Les règles pour l’évaluation des projets scientifiques ont été discutées. Il est rappelé que les chercheurs à moins de 20% de leur temps sur un projet sont comptés au titre d’experts. Il est aussi indispensable que le responsable de la proposition ait un statut permanent. Equité et rigueur sont recommandés dans le financement des projets ne demandant pas de moyens spécifiques clairement identifiés.

En raison des nouvelles règles de fonctionnement du CNRS, les demandes soumises l'an prochain au PATOM devront inclure un tableau d'ensemble des moyens nécessaires et un récapitulatif des demandes hors PATOM, pour permettre une meilleure coordination entre les différents comités. Ceci comprend les demandes de financement mi-lourds de l’INSU, de prêt de matériel INSU ou autre, de personnel technique INSU ou autre, de temps bateau, d’heures de vol avion et de moyens ballon, de temps calcul auprès des centres nationaux. Il est prévu que la demande PATOM puisse servir de dossier scientifique unique pour de tels projets « multi-sources ».

3 – Préparation des Journées d'Evaluation 2005

Ces Journées d’Evaluation se tiendront à Bordeaux les 12 et 13 septembre 2005, elles seront suivies d’une réunion du CS le14 septembre au matin.

Lors des Journées d’Evaluation, il sera demandé aux orateurs de présenter le bilan des travaux scientifiques financés par le PATOM au cours des dernières années, mais aussi d’exposer brièvement leur prospective. L'examen des réponses à l'Appel d'Offres 2005 a permis de dresser une première liste de projets à auditionner.

ATMOSPHERE / COUCHE LIMITE :

"Couche Limite de Surface" coord. Ph. Drobinski (SA)"IHOP" coord. C. Flamant (SA)"CLU - ESCOMPTE" coord. P. Mestayer (LMF)

ATMOSPHERE / SYSTEMES PRECIPITANTS

"MAP" coord. E. Richard (LA)"Crues Eclair en région Cévennes-Vivarais" coord. S. Anquetin (LTHE)

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"Cyclones Tropicaux" coord. N. Viltard (CETP)

ATMOSPHERE - CHIMIE

"IGAC Lagrangian 2K4" coord. K. Law (SA)

OCEAN

"POMME" coord. G. Reverdin et L. Memery (LOCEAN)"Dynamique des Jets Equatoriaux" L. Hua (LPO)"Modulation Hydrodynamique des Vagues" G. Caulliez (IRPHE-IOA)

Ces projets devront fournir un rapport final sur ces travaux avant la fin 2005. Plutôt qu'un épais document exhaustif, il sera recommandé (suivant en cela les recommandations du comité d'évaluation du PATOM en 2004) de faire un effort de synthèse dans la présentation afin de pouvoir assurer une large diffusion, notamment par l'intermédiaire du site Web de l'INSU.

D'autres projets, financés par le PATOM lors des dernières années, seront également sollicités pour présenter l'état d'avancement des travaux. La liste sera précisée dans les semaines à venir.De plus, le comité souhaite entendre les recommandations de groupes de projet sur des thèmes qui sont encore en développement :

"Assimilation de données et modélisation d'ensemble à moyenne échelle" coord. F. Bouttier (CNRM)

"Ondes et marée internes" coord. P. Bouruet-Aubertot (LOCEAN)

"Le projet COPS d'étude de la convection continentale d'été en Europe" coord. E. Richard (LA)

4 – Budget

Au moment de la réunion, le budget définitif n’était pas connu. La pression exercée par le programme coordonné AMMA (qui inclut des projets sur des thématiques PATOM et doit en conséquence mobiliser la quasi-totalité des équipes travaillant dans le domaine de l'atmosphère) limite considérablement la marge de manœuvre. Pour aider les décisions du Comité Inter-Organisme (CIO), Y. Lemaître recommande de classer par ordre de priorité les demandes évaluées positivement.

Après le CIO du 5 Avril 2005, le budget envisagé pour 2005 se répartit comme suit (chiffres HT):

Météo-France : 46.2 k€IRD : 10 k€IFREMER ; 25 k€CNES : 90 k€INSU : 219. k€

TOTAL 390.2 k€

Pour mémoire, le budget 2004 du PATOM s'est élevé à 399 k€. Ce budget ne permet pas de financer tous les projets classés A. Lors du CIO, F. Roux a insisté sur la difficulté de coordonner des recherches sur une large gamme de thématiques concernant la dynamique de l'atmosphère et de l'océan avec un budget limité. N. Papineau a insisté sur le nécessaire regroupement des projets soutenus par le PATOM, trop d'entre eux n'impliquant qu'un nombre réduit de participants (moins de deux chercheurs en Equivalent Temps-Plein). Cette recommandation devra figurer dans l'appel d'offres 2006.

D'autre part, en ce qui concerne le projet 44 (V. Ducrocq "Développement d'un Opérateur Simulateur d'Observations Radar"), N. Papineau a regretté lors du CIO qu'il ait été pris en compte par le PATOM bien qu'il ne soit pas parvenu dans les formes requises par l'appel d'offres.

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5 – Evaluation des demandes reçues en réponse à l’appel d’offre

Demande PATOM 2005/01 « Vers une approche unifiée de la représentation des processus sous-maille dans les modèles globaux : investigations sur la théorie et les observations » J.-I. Yano (CNRM)

Résumé de la propositionCe projet a pour but de revisiter les formalismes sur lesquels reposent les schémas de

paramétrisation de la convection atmosphérique. L’objet de cette demande vise à poursuivre les développements en cours sur les schémas en ondelettes, à améliorer l’approche en flux de masse en relaxant la condition de quasi-équilibre, à évaluer dans un cadre commun les performances de ces deux approches. Cette étude sera étayée par une analyse approfondie de différents jeux de données issues principalement des mesures réalisées au SIRTA (lidar, RASTA, …) ainsi que des observations de CALIPSO quand elles seront disponibles.

Demande PATOM 2005/02 « Flux de surface en Océan Tropical FLOT : expérience préparatoire à EGEE/AMMA sur le navire R/V l'Atalante » A. Weill (CETP)

Résumé de la propositionCe projet d’opportunité envisage d'ajouter des mesures atmosphériques sur le navire l'Atalante dans

le contexte des deux campagnes envisagées : VASCO-CIRENE sur l'océan Indien et AMMA/EGEE dans le golfe de Guinée. Le financement de ces deux campagnes est proposé par ailleurs. L’objectif premier est de mesurer les flux océan-atmosphère en relation avec les oscillations intra-saisonnières dans l’océan Indien pour VASCO-CIRENE, et avec le déclenchement de la mousson de l'Afrique de l'Ouest pour AMMA/EGEE. La majeure partie du projet concerne la mesure de profils atmosphériques par radiosondages depuis le navire.

Demande PATOM 2005/03 « FLOSTRAL-(Flotteurs-Austral) » R. Morrow (LEGOS)

Résumé de la propositionLes objectifs du projet sont d’étudier l’état moyen et la variabilité de la circulation et des processus

de formation et de transformation des eaux modales subantarctiques (SAMW) et subtropicales (STMW) dans le secteur austral de l’Océan Indien.

Pour mener à bien cette étude, les proposants vont utiliser d’une part les données des flotteurs profileurs ARGO (30 flotteurs ARGO ont été déployés dans le cadre de ce projet en 2003 et 2004), les données hydrographiques et géochimiques disponibles et les données satellitales, et d’autre part les sorties de modèles numériques (DRAKKAR, MERCATOR).

Demande PATOM 2005/04 «Crues éclairs en région Cévennes-Vivarais. Observation et modélisation couplée atmosphère-hydrologie » S. Anquetin (LTHE)

Résumé de la propositionCe projet est la suite des actions soutenues depuis 2001 par le PATOM, le PNRH-ECCO et l'ACI

« Aléas et Changements Globaux » sur la question des pluies intenses et des crues-éclairs en région de moyenne montagne méditerranéenne, associant physiciens de l'atmosphère, météorologues et hydrologues en relation avec l'OHM-CV.

L'objectif est de mieux comprendre les processus météorologiques et hydrologiques conduisant aux crues rapides, d'évaluer les techniques d'observation et les outils de prévision numérique. La demande comprend 10 projets déclinés à travers 4 thèmes dont 2 sont proposés au PATOM : 1 « estimation et prévision quantitative des pluies » et 4 « couplage hydrométéorologique » (les thèmes 2 « identification des processus hydrologiques élémentaires » et 3 « modélisation hydrologique spatialisée » étant proposés au PNRH, ainsi que le thème 4 conjointement).

Le projet vise également à la définition d'une campagne expérimentale vers 2010, dans le cadre des programmes internationaux MEDEX et/ou THORPEX.

La demande de financement est cette année bien réparti entre le PATOM et le PNRH.

Demande PATOM 2005/05 «COPS : Convective and orographically-induced precipation study » E. Richard (LA)

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Résumé de la propositionLe projet COPS émane du programme national Allemand PQP (Prévision Quantitative des

Précipitations). Une campagne de terrain est prévue à l'été 2007 sur une région de moyenne orographie Vosges-Forêt Noire. Les objectifs principaux sont d'établir un jeu de données atmosphériques et une documentation des conditions de surface, de développer des méthodes d'assimilation à échelle fine incluant les paramètres du cycle de l'eau, et d'élaborer de nouvelles paramétrisations visant à l'amélioration de la QPF.

La proposition de cette année consiste à demander au CS de se positionner vis-à-vis de l'opportunité d'une participation de la communauté française à ce projet. Pour cette année, seuls des frais de participation au workshop COPS de juin 2005 sont demandés avant d'affiner une participation éventuelle.

Demande PATOM 2005/06 «Dynamique "fine échelle" des couches supérieures océaniques » P. Klein (LPO)

Résumé de la propositionCe projet, prévu pour 3 ans et qui entre dans sa deuxième année, vise à répondre au problème de la

sous-estimation – par rapport aux observations – de la dynamique des couches de surface dans les modèles de circulation générale océanique. Le problème semble lié à une mauvaise représentation des mécanismes physiques qui gèrent cette dynamique (en raison de la résolution des modèles, de l'imprécision des données de forçage, … ). L'étude proposée consiste donc à identifier et à quantifier les mécanismes qui régissent la dynamique des couches de surface, notamment ceux des échelles fines liées aux tourbillons, et à tenter de les représenter de manière simple. En particulier, l’équipe proposante cherche à examiner dans quelle mesure les fluctuations haute fréquence du vent accélèrent la pompe verticale organisée par les tourbillons mésoéchelles océaniques. Cette étude est importante pour mieux représenter les interactions air-mer et pour les études climatiques. Elle indique notamment que la dynamique des couches de surface est bien plus énergétique que ce qui était jusqu’à maintenant suggéré ou obtenu dans les modèles même de haute résolution.

Les travaux proposés en 2005 consistent en une synthèse des études abordées et envisagent une méthode permettant de séparer les dynamiques basse et haute fréquence, afin de pouvoir caractériser le piégeage des ondes intertielles par la turbulence mésoéchelle et l’effet de ces ondes sur la dynamique mésoéchelle. Pour ce faire, des expériences numériques prometteuse à très haute résolution seront réalisées avec le Earth Simulator japonais (projet accepté par le CS de l’ES en octobre 2004).

Demande PATOM 2005/07 « Impact de l'assimilation des mesures satellitaires IR et micro-ondes au-dessus des surfaces » F. Karbou (CNRM)

Résumé de la propositionLa proposition de F. Karbou concerne l’utilisation des méthodes de détermination de l’émissivité en

micro-ondes qu’elle a préalablement développées, à des fins d'assimilation dans les programmes météorologiques opérationnels et pour des études d’impact de cette intégration. Une deuxième partie du travail concerne l'extension aux longueurs d’ondes infra-rouge ce qui permettrait d'analyser les conséquences de la prise en compte de l’émissivité dans l’ensemble de la gamme de fréquences. Les applications concernent les sondeurs de type AMSU-A et B, HIRS, AIRS, IASI, c’est-à-dire d’appareils disposant de quelques fréquences mais aussi de radiomètres multispectraux non encore opérationnels.

Demande PATOM 2005/08 « Modélisation 3D et analyse des effets combinés de la houle et des courants de circulation sur la dynamique sédimentaire de l'échelle côtière à l'échelle littorale  » F. Bouchette et Y. Lerrede (Dynamique de la Lithosphère)

Résumé de la propositionCette demande correspond à la suite d’un projet soutenu par le PATOM en 2004. Son objectif est la

modélisation 3D des processus hydrodynamiques dans la zone d’avant-côte de la Méditerranée. Différents modèles numériques à méso-échelle (SWAN, REFDIF, SYMPHONIE) seront utilisés pour étudier des effets combinés des houles et des différents types de courants (dérive de houle, courant dû au vent). Des mesures in-situ (ADCP, houlographe..) acquises dans le golfe du Lyon (Golfe d’Aigues-Mortes) serviront à la validation des modèles.

Demande PATOM 2005/09 « Etude des processus mécaniques de génération de l'aérosol à l'interface océan-atmosphère » J. Piazzola (LSEET-LEPI)

Résumé de la proposition

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Ce projet vise à caractériser et comprendre la production d’aérosols marins à la surface de la mer en zone côtière. Il doit conduire à une meilleure représentation des termes sources en aérosols dans les modèles régionaux ou de climat. Ces termes sont encore très mal pris en compte et pourtant ils sont capitaux pour la représentation du forçage en aérosols dans la couche limite et pour la formation des nuages dans cette même couche.

L’étude va s’intéresser à l’ensemble du spectre dimensionnel des aérosols émis, avec une attention particulière pour les plus gros aérosols qui semblent être les moins biens connus. Elle s’appuiera sur la mise en œuvre de 2 périodes d’observations intensives (2 fois 1 mois). Des observations détaillées de l’état de la mer (physique, chimique et biologique) et des conditions atmosphériques seront effectuées. En particulier, un effort important sera fourni pour déterminer la couverture moutonneuse (à partir de photos) et l’activité biologique (par prélèvement).

Demande PATOM 2005/10 « Structure de la turbulence à proximité de la surface : processus et paramétrisation » Ph. Drobinski (SA)

Résumé de la propositionIl s’agit de la troisième année d’un projet associant théoriciens, modélisateurs et expérimentateurs,

portant sur l’étude des structures turbulentes à proximité de la surface . Il s’agit notamment d’expliquer l’anisotropie dans le champ de vitesse horizontale, la dissipation excessive de l’énergie cinétique, et la forme particulière du spectre d’énergie des variances/covariances des vitesses du vent près de la surface.

Demande PATOM 2005/11 « Analyse et modélisation des fluctuations et flux turbulents océaniques à microéchelle » F. Schmitt (ELICO)

Résumé de la propositionCette proposition consiste à étudier sur un site marin en Manche certaines propriétés statistiques de

la turbulence à microéchelle (centimètre cube), notamment dans la couche limite de fond et dans la couche de mélange superficielle. Cette gamme d'échelles très petites est à la limite du domaine couvert par le PATOM. L'étude fait principalement appel à l’acquisition et à l’analyse de données sur un site à proximité de la station marine : mesures à haute fréquence (25Hz), en un point fixe, des trois composantes de la vitesse, de la température et de la salinité à l’aide d’un vélocimètre ponctuel ADV et d’une sonde multiparamétrique SCAMP; et mesures de profils de vitesse 3D par ADCP de fond sous coque.

Les deux objectifs principaux concernent la caractérisation des échelles multiples intervenant dans les processus physiques turbulents, et le test des hypothèses de fermeture utilisées en modélisation hydrodynamique côtière et littorale .

Demande PATOM 2005/12 « French contribution to IGAC Lagrangian 2K4 as part of European inter-continental transport of ozone and its precursors (ITOP) » K. Law (SA)

Résumé de la propositionLe but du projet (soutenu en 2004 par le PATOM et le PNCA) est d’améliorer notre compréhension

de l’impact des émissions anthropiques sur la distribution et le bilan de l’ozone et de ses précurseurs en Europe. Il s’agit plus précisément d’estimer le rôle relatif de la dynamique (en incluant les processus de petite échelle de dilution et de mélange) et de la photochimie (en se concentrant sur les oxydes d’azote). Pour atteindre ces objectifs, une campagne aéroportée « Lagrangian 2K4 » a eu lieu en Juillet-Août 2004 afin de suivre le transport et l'évolution chimique des panaches de polluants issus du nord est du continent américain et se propageant sur l'Atlantique nord pour atteindre ensuite l'Europe.

La majeure partie des fonds alloués l’an passé (70k€ dont 26 k€ provenant du PATOM) était dédiée à la campagne aéroportée française qui n’a pas pu avoir lieu. Les proposants ont reporté cette somme pour la mise en œuvre du lidar ALTO pendant 3 semaines. Le financement alloué par le PNCA, provenant de l’ADEME, est arrivé trop tardivement et 13,7k€ seront rendus à l’ADEME.

Demande PATOM 2005/13 « Rôle de la grêle dans les processus électriques au sein des nuages orageux : analyse de la situation du 17 août 2004 dans les Pyrénées Orientales » S. Soula (LA)

Résumé de la propositionCe projet vise à mieux comprendre le rôle de la grêle dans les processus d’électrisation. La

littérature est controversée sur ce point, certains considérant que la présence de grêle tend à inhiber le taux d'éclairs, tandis que d'autres montrent qu'en présence de grêle le taux d'éclairs nuages/sol augmente. Pour aborder cette question scientifique, il est proposé d'étudier en détail un cas d'orage violent survenu en Août 2004 sur les Pyrénées Orientales. Pour le volet « observations », les données de trois radars espagnols et

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deux radars du réseau français seront utilisés pour diagnostiquer (selon plusieurs critères) la présence de grêle au sein des cellules convectives, et deux systèmes de détection des éclairs (Météorage en France pour les éclairs nuages/sol et Safir en Espagne pour l'activité totale d'éclairs) seront exploités pour corréler la présence de grêle à l'activité électrique. Le volet « modélisation » envisage la mise en oeuvre du modèle MésoNH, doté d’une paramétrisation microphysique incluant la grêle et d’une représentation des processus d’électrisation au sein des nuages convectifs.

Demande PATOM 2005/14 « IHOP » C. Flamant (SA)

Résumé de la propositionLa demande concerne la poursuite de l’analyse des résultats de l’expérience IHOP 2002, à laquelle

la France a participé (financement par le PATOM et le PNTS) avec le lidar LEANDRE2 embarqué sur l'avion américain NRL / P3 et plusieurs stations de réception GPS. La demande est un renouvellement attendu, concernant la poursuite de l’analyse des données acquises. L’étude était prévue sur 2002-2006. Néanmoins, en raison du calendrier du projet AMMA, le proposant a décidé que cette demande serait la dernière.

L’objectif est d’étudier la variabilité spatio-temporelle (4D) du champ de vapeur d’eau dans la couche limite atmosphérique (CLA) et son rôle sur le fonctionnement de la CLA et le développement de la convection nuageuse, à partir des données de l’expérience IHOP. Les thèmes principaux sont la description détaillée 4D de la CLA incluant l’interaction avec la surface et la troposphère libre ; les études de processus concernant l’initiation de la convection nuageuse, une étude instrumentale et méthodologique pour améliorer les mesures de restitution de la vapeur d’eau par GPS, l’assimilation des données lidar et radar et autres avec l’outil MANDOP pour accéder au bilan de vapeur d’eau.

Demande PATOM 2005 / 15 « CODYS : Etude de la dynamique côtière le long de la pente externe du récif néo-calédonien » A. Vega (LEGOS)

Résumé de la propositionCe projet vise à étudier l'upwelling côtier néo-calédonien par l'acquisition de séries temporelles

(mouillage de ~1 an) de courantométrie et de paramètres hydrologiques, en collaboration avec le SOEST (Hawaii) qui mènera un volet conjoint d'étude des ondes internes. Deux campagnes courtes sont demandées pour la mise en place et le relevage du mouillage, et quelques stations d'hydrologie avec prélèvements. Ce projet devrait contribuer à la validation des modèles océaniques régionaux actuellement en développement à l'IRD Nouméa (ZoNeCo), ainsi qu'aux études menées dans le lagon (PNEC). Les résultats qui pourront être obtenus devraient permettre de mieux comprendre les relations entre la dynamique et la biologie, ainsi qu'entre le large et lagon.

Demande PATOM 2005/16  « INTER-UP (Intercomparaison par modélisation numérique des transferts de propriétés large-plateau dans les systèmes d’upwelling de bord est » B. Blanke (LPO)

Résumé de la propositionAprès avoir soumis une lettre d’intention et avoir été encouragé par le PATOM en 2004, le

responsable scientifique soumet ici la première demande de soutien à ce programme, annoncé sur 3 ans (jusqu’en 2008) et qui porte sur la caractérisation et la quantification des échanges de propriétés réalisés entre l’océan hauturier et le domaine côtier dans les quatre systèmes principaux d’upwelling de bord est (Californie, Humboldt, Canaries et Benguela). L'étude repose sur le développement et l’analyse de simulations numériques réalistes qui doivent permettre de confronter les résultats obtenus pour chacune des quatre régions, et de déterminer les paramètres primordiaux expliquant les similitudes et les contrastes rencontrés. Le rôle du forçage atmosphérique sera plus particulièrement appréhendé, grâce à l’utilisation de flux de surface (vents mais également flux de chaleur et d’eau douce) d’une résolution spatio-temporelle élevée et grâce au couplage de l’océan à des modèles d’atmosphère à mésoéchelle. Les résultats des modèles océaniques seront analysés par une approche lagrangienne basée sur le calcul de lignes de courant par le logiciel Ariane développé par B. Blanke pour OPA. Ariane sera utilisé pour calculer le transport des courants et calculer ainsi les flux entre le côtier et le large.

Les questions principales portent sur le spectre de variabilité spatiale des flux (échanges de masse) entre les domaines hauturiers et côtiers des régions d’upwelling, la caractérisation, l’origine et le devenir de ces flux, la modulation basse fréquence des ces flux et les liens éventuels avec le climat. La modélisation océanique sera menée sur deux échelles : la « très haute résolution » (->2,5km) pour l’étude fine des systèmes d’upwelling avec le modèle, et la « haute résolution » pour l’échelle des bassins avec le modèle OPA. Le couplage entre les deux domaines d’étude se fera avec le module AGRIF et les échanges

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de masse d’eau seront quantifiés à l’aide de l’utilitaire ARIANE. Un effort particulier sur les forçages sera porté, afin de disposer de produits à fines résolutions spatiales et représentatifs à partir d’observations satellitales.

Demande PATOM 2005/17 « 3ISMOC : Influence des Instabilités Inertielles/Symétriques sur la Météorologie, l'Océanographie et le Climat » B.L. Hua (LPO) et V. Zeitlin (LMD)

Résumé de la propositionIl s’agit d’un projet coopératif associant les communautés atmosphère et océan dans le but d’étudier

l’importance des instabilités symétriques et inertielles dans l’atmosphère et dans l’océan. Ce programme est ambitieux et porté par des équipes très présentes sur les questions de dynamiques théoriques comme l’étude de la dynamique équilibrée dans l’atmosphère et dans l’océan. Ce projet se situe dans le prolongement du projet « Dynamique non-linéaire des fronts et des vortex, ajustements libres et réponse au forçage orographiques » qui a été très bien valorisé en terme de publications, et aussi de la partie théorique du projet 2005 / 21 sur la dynamique océanique équatoriale, qui se termine cette année. Les thèmes traités sont :- Etude en laboratoire de l'instabilité inertielle: sur les tourbillons produits dans les sillages de von Karman.- Simulation numérique à haute résolution de la dynamique atmosphérique méso-échelle, en lien avec des observations prévues pour la campagne AMMA.- Recherche de conditions d'instabilité inertielle à partir d'observations atmosphériques à partir de radiosondages et de données de l'ECMWF.- Développements de modèles théoriques Lagrangiens et de modèle numérique novateur.- Modélisation de l'océan équatorial profond à très haute résolution (Earth Simulator) et étude théorique de la génération d'oscillations. - Modélisation de la circulation générale de la moyenne atmosphère, utilisant le modèle du LMD récemment étendu aux plus hautes altitudes.- Effet global des sillages orographiques sur l'atmosphère, avec mise en évidence d'un cycle diurne. Ce dernier thème, un peu éloigné des autres au niveau scientifique, est rattaché au projet pour des raisons d'opportunité.

Demande PATOM 2005 / 18 « Réflexion d'ondes internes sur un fond marin incliné : étude de la turbulence et du mélange induits » T. Dauxois (ENS Lyon)

Résumé de la propositionCe projet nouveau sur 2 ans concerne l'étude de la réflexion critique d'ondes internes sur les plans

inclinés via une approche théorique et expérimentale. L’objectif est de caractériser la dissipation d’énergie et le mélange en fonction de l’inclinaison relative de la topographie et des rayons (direction de propagation de l’énergie), de l’amplitude de l’onde et de la rotation. Les résultats obtenus devraient permettre d’améliorer la prise en compte de la turbulence induite par le déferlement des ondes dans la couche limite de fond dans les modèles numériques. Des expériences en l’absence de rotation seront poursuivies à l’ENS Lyon, l’influence de la courbure du fond sera en particulier étudiée. L’influence de la rotation sera considérée dans la série d’expériences réalisées sur la plate-forme Coriolis. Les approches théoriques seront menées en collaboration avec L. Maas et S. Llewin Smith.

Demande PATOM 2005 / 19 « Analyse "WEOF" d'ensemble de la marée interne dans le golfe de Gascogne et transferts énergiques associés » F. Auclair (LA)

Résumé de la propositionCe projet a pour but de mettre en évidence les zones de génération de la marée interne dans le

golfe de Gascogne, de décrire ces marées internes puis de quantifier les transferts d’énergie depuis la marée barotrope. L’étude s‘appuiera sur une analyse en ondelettes puis en composantes principales de simulations d’ensemble, réalisées à partir d’une stratification climatologique tridimensionnelle de la région.

Demande PATOM 2005 / 20 : rétirée

Demande PATOM 2005/21 « Dynamique des jets équatoriaux profonds » B.L. Hua (LPO)

Résumé de la propositionIl s'agit de la dernière année d'un programme conjoint d'observations et de modélisation numérique

et théorique sur les courants équatoriaux zonaux profonds, qui dominent l'activité océanique dans ces

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régions importantes pour les échanges océaniques entre hémisphères. La partie modélisation a débuté en 2002 et le programme d'observations (PIRATA) se poursuit depuis 2000. La partie théorique se terminera en 2005 et la partie observations en 2006. La suite a déjà été entamée par le biais d’une nouvelle proposition (projet 2005 /17 proposé par B.L. Hua et V. Zeitlin).

La modélisation de ces phénomènes équatoriaux fait intervenir des effets originaux par rapport au reste de l'océan (composante verticale de la force de Coriolis et instabilité inertielle). Un modèle spécifique a donc été développé permettant d’avoir une excellente résolution verticale. Le programme d'observation nécessite des enregistrements continus de longue durée pour capter les sources de variabilité à l'échelle annuelle.

Demande PATOM 2005/22 « Mesure des profils d'humidité et de la fréquence de Brunt-Väisälä à l'aide du radar VHF » V. Klaus (CNRM)

Résumé de la propositionL’objectif scientifique de ce projet sur 2 ans proposé par le CNRM, le CETP et le LA, est la restitution

des profils d’humidité à partir des mesures du radar VHF. Ce projet permettra de dresser un bilan qualitatif et quantitatif de la méthode dans la perspective d’une application pour les futures campagnes de mesure (possiblement AMMA). L’algorithme proposé est basé sur la mesure de la largeur spectrale et la puissance du signal météorologique détecté dans le spectre Doppler en puissance.

Demande PATOM 2005/23  « Un modèle humide de l'interaction d'échelles pour la troposphère extratropicale » G. Lapeyre (LMD)

Résumé de la propositionCette demande a pour but l’étude du rôle de l’humidité dans la variabilité basse fréquence des

latitudes tempérées. Plus précisément, il s’agit de comprendre le rôle des processus de condensation/évaporation dans l’interaction du « rail des dépressions » avec les perturbations d’échelle synoptique. L’objectif est de proposer une approche diagnostique des simulations climatiques permettant d’anticiper l’effet du changement climatique sur la dynamique des régimes de temps. Le principal outil pour réaliser l’étude est un modèle global filtré incluant la variable humidité. A l’aide de ce modèle des simulations longues forcées seront réalisées et analysées au moyen d’outils statistiques (EOFs).

Par ailleurs, un second objectif est de revisiter la contribution de la vapeur d’eau dans la prévisibilité des dépressions à l’aide d’un outil de décomposition en valeur singulières non-linéaires.

Demande PATOM 2005/24 « POMME : Programme Océan Multidisciplinaire Méso-Echelle» G. Reverdin et L. Memery (LOCEAN)

Résumé de la proposition Les principaux objectifs du programme POMME sont de comprendre le rôle de la méso-échelle sur

les processus de la subduction des eaux modales et de la floraison printanière, et de déterminer les processus régulant les caractéristiques physiques et biogéochimiques des masses d'eau modales et le devenir de la matière biogène subductée et exportée sur l'échelle annuelle, et ce à partir d’un très grand nombre de mesures in situ obtenues de 2000 à 2002 dans l'Atlantique nord-est entre les Açores et le Portugal. Ce programme pluridisciplinaire est essentiellement soutenu par les programmes nationaux PATOM et PROOF, à part égale entre les deux programmes depuis 2004.

Demande PATOM 2005/25 « Etude des processus dans les cyclones tropicaux par modélisation et observations au sol, aéroportées et spatiales » N. Viltard (CETP)

Résumé de la propositionCe projet a pour objectif de caractériser les processus qui lient la distribution d’énergie dans les

cyclones tropicaux à leur évolution temporelle en termes de structure et de trajectoire. Ce projet a une double composante observations (radars et satellites) et modélisation. Quatre laboratoires sont impliqués : le CETP, le LA, le LPA et le CRC. De plus, une collaboration avec la DPREVI et le CNRM est amorcée sans que ces deux unités ne participent à la demande financière.

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Demande PATOM 2005/26 « CLU 2005 » P. Mestayer (LMF)

Résumé de la propositionLes objectifs du projet soumis au PATOM cette année sont : (i) faire le point sur les 3 années

d’analyse de la campagne de Marseille, (ii) tirer les conclusions et les enseignements pour développer une stratégie (méthodologie et objectifs) à mettre en place pour l’analyse des données de la campagne CAPITOUL. Cette proposition est annoncée comme une charnière pour préparer une proposition à plus long terme d’exploitation des observations de CLU, en particulier celles de CAPITOUL.

Un premier volet du projet concerne l’organisation d’un séminaire en avril pour faire le bilan de CLU-ESCOMPTE et de fédérer les activités autour de problèmes prioritaires identifiés. Il sera organisé conjointement avec le séminaire sur la TUE proposé au PNTS.

Le projet se décline en 3 grandes parties construites autour de 12 contributions qui concernent : l’instrumentation en région urbaine (2 contributions), les méthodologies d’étude de la CLU (4 contributions) et les analyses de processus et de modélisation numérique à haute résolution (6 contributions).

Demande PATOM 2005/27 « Paramétrisation des apports fluviaux dans la circulation générale océanique » K. D. Nguyen (M2C)

Résumé de la propositionCe projet a pour but d’améliorer dans les modèles de circulation générale océanique, tels que le

modèle OPA, l’interface avec les écoulements provenant des surfaces continentales (fleuves, rivières, …). L’objectif principal est de proposer une meilleure description de l’injection d’eau douce et de son mélange dans l’océan.

L’étude sera réalisée en trois étapes. La première a pour objectif de valider le modèle de surface continentale Orchidée (LMD/IPSL), afin de connaître les flux d’eau douce continentale vers l’océan à l’échelle globale. La deuxième étape a pour but d’analyser les processus de mélange à la sortie des fleuves en s’appuyant sur des simulations numériques réalisées avec le code ECOMOD 3D. Finalement, une paramétrisation du mélange d’eau douce venant du continent sera développée. Cette paramétrisation servira de base au couplage entre le modèle de surface continentale Orchidée et une configuration globale du modèle OPA (LOCEAN/IPSL).

Demande PATOM 2005/28 « Génération d'ondes internes d'inertie-gravité par le forçage atmosphérique et dynamique non linéaire : analyse de mesures in situ et modélisation » P. Bouruet-Aubertot (LOCEAN)

Résumé de la propositionL’objet de ce nouveau projet est de caractériser les ondes internes générées par le forçage

atmosphérique à la base de la couche mélangée océanique ; deux mécanismes de génération prévalent, qui sont le vent et la convection (plongée d’eaux froides). Une double approche sera utilisée, par analyse de données de campagnes (POMME, OVIDE, Campagnes au Spitzberg) et par simulations numériques directes initialisées par les données. L’objectif est de déterminer la dynamique des ondes (spectres, transferts d’énergie, transport) près de leur source, de façon à améliorer les paramétrisations de ces ondes dans les modèles de circulation générale.

Demande PATOM 2005/29 « Méthodes d’assimilation de données méso-échelle » F. Bouttier (CNRM)

Résumé de la propositionCe projet vise a développer un outil de recherche « assimilation de données à meso-échelle »,

performant et flexible, commun à la communauté scientifique française, afin d’améliorer les développements scientifiques et algorithmiques relatifs à cette discipline, mieux exploiter les campagnes de mesures et continuer à développer un pôle d’expertise au niveau national.

Demande PATOM 2005/30 « MARCO II » G. Roullet (LPO)

Résumé de la propositionLes objectifs du projet portent sur une meilleure compréhension de la dynamique près des marges

continentales. Le projet se focalise sur les processus dynamiques lents et plus particulièrement sur

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l’instabilité des courants de pente. Ces processus seront étudiés à l’aide de modèles intermédiaires et de modèles réalistes. L’analyse de données existantes dans différentes régions (flotteurs en Atlantique Nord-Est, données hydrologiques dans le Golfe de Cadix et d’Oman) et l’intercomparaison des sites complèteront cette étude. Le développement et la validation du modèle intermédiaire L1 seront menés en parallèle ainsi qu’une réflexion sur la modélisation de la vorticité potentielle dans les modèles numériques.

Demande PATOM 2005/31 « Bilan diagnostique de couche mélangée en hiver dans la zone Almofront (BIDIACOUMEL) » L. Prieur (LOV)

Résumé de la propositionCette proposition concerne la partie Est de la mer d’Alboran, où de nombreuses mesures ont été

réalisées notamment au travers du programme pluridisciplinaire dynamique-biogéochimie ALMOFRONT. La mer d’Alboran est le siège de l’affrontement vertical et latéral entre les eaux Atlantiques entrantes, plus chaudes et moins salées donc plus légères, et les eaux Méditerranéennes sortantes. La région est parcourue par un système jet-front majeur, que l’on voit bien par exemple sur les images de SST, et qui méandre au nord de deux structures anticycloniques marquées, les gyres d’Alboran.

Une des motivations de ce travail est de tenter d’expliquer un paradoxe : les eaux Atlantiques, bien qu’ayant une couche mélangée plus épaisse que les eaux Méditerranéennes dans la zone et la période ALMOFRONT-II, perdent plus de contenu thermique. Dans cet objectif, la proposition consiste à établir un bilan diagnostique détaillé de la couche mélangée dans la zone du front à partir de l’inversion 3D de l’équation diagnostique « Omega » forcée par la divergence horizontale d’un flux composé d’une somme de termes : flottabilité, quantité de mouvement, champ de déformation horizontale, et termes agéostrophiques.

Demande PATOM 2005/32 « Cirrus et émission atmosphérique en zone tropicale. Etude par stéréo-imagerie » G. Moreels (LAOB)

Résumé de la propositionCette proposition nouvelle émane du laboratoire d’Astrophysique de l’Observatoire de Besançon.

Elle a pour objectifs principaux d’une part l’étude des cirrus et d’autre part l’étude la couche émissive atmosphérique, le tout à partir d’une technique d’imagerie stéréoscopique appliquée dans le proche Infrarouge.

L’objectif scientifique principal de la méthode proposée est d’obtenir à la fois l’altitude des cirrus et une cartographie 3D de ces nuages qui sont le siège de mécanismes de chimie hétérogène. Les auteurs de la proposition veulent d’abord effectuer une série d’observations à partir de sites français puis effectuer une campagne de mesures à partir de sites péruviens ; le projet au Pérou s’appuie sur une collaboration avec des scientifiques de Clemson University (USA) et le l’Institut de Géophysique du Pérou.

Demande PATOM 2005/33 « Hydrodynamique dans la zone affectée par le déferlement » H. Michallet (LEGI)

Résumé de la proposition Cette proposition fait suite aux projets soutenus par le PATOM depuis 2001 (5ème proposition consécutive). Elle concerne des études numériques, en laboratoire et in situ sur l’hydrodynamique des vagues dans la zone affectée par le déferlement. La proposition vise à continuer la coordination des travaux dans ce domaine. En 2005, 15 équipes différentes sont impliquées avec 39 chercheurs. La proposition concerne la poursuite des travaux engagés, avec des accents particuliers mis sur :-la suite de l’analyse des données déjà acquises en canal à houle sur pente uniforme (à l’EGIM-Marseille), et

un complément de mesures afin d’enrichir la base de données à des conditions de houle variées.- la poursuite de l’analyse des mesures en laboratoire sur plage de sédiment (LEGI-Grenoble), en reliant les

résultats avec ceux obtenus in situ, et en plus, de nouvelles mesures permettant de caractériser l’écoulement par méthode acoustique.

- la poursuite de l’ analyse des données in situ (3 sites expérimentaux), pour mieux caractériser d’une part les ondes infra-gravitaires (site de Sète) et d’autre part, la turbulence et la célérité des fronts d’onde dans la zone de surf (site du Truc-Vert).

- l’amélioration de la modélisation de la zone de levée (modèles Boussinesq-St-Venant, …) et de la zone de déferlement proprement dite (équations de Navier-Stokes en milieu diphasique).

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Trois thèmes nouveaux, basés sur de nouvelles mesures en laboratoire sont proposés en 2005. Il s’agit d’aborder le cas tri-dimensionnel des interactions houle/ barres de fond , d'appréhender en canal à houle l’impact de tourbillons dans l’eau sur une houle incidente , et d’étudier la zone de « swash » (écoulement à la frontière de la ligne d’eau qui intervient après le déferlement) à partir de modélisation et de mesures en canal à houle.

Demande PATOM 2005/34 « MONUMEEP » V. Giraud (LaMP)

Résumé de la propositionPremière année d’un projet sur 3 ans qui prolonge un projet identique (2002-2004), et qui vise à

coordonner les travaux recherche sur les nuages étendus glacés (incluant dorénavant la phase mixte), de l’observation in situ à la restitution satellite, et de la simulation numérique des processus à leur paramétrisation à l’échelle globale.

Le projet est divisé en 3 activités principales1 : Etudes de processus microphysiques et radiatifs (LaMP)2 : Interaction entre processus et étude du cycle de vie (CETP et LaMP)3 : Observation des cirrus à l’échelle globale (LMD)

Les méthodes employées sont très diverses, tant sur le plan expérimental que numérique, et c’est ce qui fait la richesse du projet : mesures in situ aéroportées, télédétection sol en synergie radar/lidar, mesures satellites, modèles de processus microphysiques et radiatifs détaillés, modèles dynamiques à haute résolution et processus explicites, modèle stochastique de génération nuageuse, modèles globaux,….

Demande PATOM 2005/35 « Modélisation numérique et paramétrisation de la marée interne. Partie I : Développement et comparaison de modèles non-hydrostatiques 3D pour les équations de Boussinesq avec topographie » Ch. Staquet (LEGI)

Résumé de la propositionIl s’agit d’un nouveau projet (financement demandé pour la première année, durée totale 3 ans). Ce

projet utilise la modélisation tridimensionnelle non hydrostatique (un outil ambitieux et nouveau dans ce contexte) pour examiner des questions relatives à la dissipation de la marée interne et le mélange induit dans l’océan. Les questions sont de première importance pour la compréhension de la circulation océanique : (i) quelle est la part de l’énergie de marée barotrope convertie en énergie interne ?, (ii) où se produisent le déferlement et le mélange de marée interne ?, (iii) quels sont les coefficients de transport vertical et horizontal en résultant ?, (iv) peut on en déduire une paramétrisation de la marée interne ?

Le programme de la première année comporte des tests en vue du choix du modèle non hydrostatique qui sera utilisé pour la suite des travaux. Ce projet fait l’objet de collaborations avec d’autres laboratoires français et un chercheur aux Pays-Bas.

Demande PATOM 2005/36 « Diffusion d’ondes internes de gravité par des corps simples en deux ou trois dimensions » B. Voisin (LEGI)

Résumé de la propositionLa proposition a pour l’objet l’élaboration d’une méthode originale de représentation des ondes

internes sur une base de fonctions propres et de leur diffusion par des corps solides tridimensionnels. L’étude de la diffusion des ondes internes est essentielle pour comprendre la réflexion des ondes internes sur les reliefs sous-marins, la génération des ondes et marées internes par la marée barotrope sur les talus continentaux, et les conséquences de ces deux phénomènes sur le mélange dans l’océan.

Cette proposition aborde le sujet par une approche entièrement analytique consistant à résoudre les problèmes d’émission et de diffusion d’ondes par le développement sur une base de fonctions propres appropriée pour la géométrie considérée (fonctions de Mathieu pour un cylindre et fonctions d’onde sphéroïdales pour une sphère). Cette approche est couplée à une méthode de prolongement analytique en fréquence. Le but de l’étude est l’obtention de résultats analytiques pour la diffusion des ondes internes par un cylindre, prototype de diffuseur bidimensionnel, et une sphère, prototype de diffuseur tridimensionnel.

Demande PATOM 2005/37 « DRAKKAR : la circulation océanique de l'Atlantique Nord et des Mers Nordiques : variabilité, processus et interactions avec l'océan global » T. Penduff (LEGI)

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Résumé de la propositionCe projet propose de développer des simulations numériques de l’océan Atlantique, et plus

spécifiquement de l’Atlantique Nord et des mers nordiques, et de réaliser des simulations sur plusieurs décennies. Cette expérience a notamment pour but d’étudier les connexions à distance et les interactions d’échelles au sein de ces bassins ainsi qu’entre l’Atlantique Nord et l’océan global. Elle a également pour but de mieux comprendre l’action de processus locaux et méso-échelles sur la variabilité océanique de grande échelle, en s’appuyant sur l’analyse conjointe de mesures in situ des programmes en cours (ARGO et OVIDE notamment). Le projet repose essentiellement sur la mise en place d’une hiérarchie de modèles basés sur le code océan-glace de mer OPA9-LIM, avec une configuration globale au ¼°, et des configurations régionales au ¼° et au 1/12°. Dans le cadre du PATOM, six thèmes d’étude ont été identifiés portant sur les processus océaniques de méso-échelle, sur les interactions d’échelles, et sur les interactions courant-topographie. Le projet s’étale sur 4 ans (au moins, de 2004 à 2008) et a déjà bénéficié du support du PATOM en 2004. Les objectifs annoncés en 2004 n’ont été que partiellement remplis, notamment en raison du faible nombre d’heures calcul accordés par l’IDRIS.

Demande PATOM 2005/38 « Modulation hydrodynamique des vagues de courte longueur d'onde à la surface des océans » G. Caulliez (IRPHE-IOA)

Résumé de la propositionCe projet est la suite de celui financé en 2002, puis en 2004 par le PATOM (et en 2003 par des

ressources extérieures-ONR). Il vise à mieux connaître et représenter la modulation hydrodynamique des vagues de courte longueur d’onde par les vagues plus longues. Le sujet est important car cette modulation influe de façon importante sur l’interprétation des mesures par télédétection de la surface océanique (vagues, biais altimétrique,..) et joue également sur les échanges entre l’air et l’eau et sur l’évolution temporelle des vagues (à travers les interactions non-linéaires). L'approche proposée est essentiellement expérimentale, basée sur des mesures dans la soufflerie « océan/atmosphère » de l’IRPHE à Luminy (près de Marseille), et vise à mieux décrire les caractéristiques de cette modulation (amplitude et phase) et à quantifier l’importance relative de deux mécanismes y contribuant : - Un mécanisme purement hydrodynamique, lié à l’advection des petites vagues par les vitesses orbitales

des grandes vagues, - Un mécanisme aérodynamique associé à la modulation du taux de croissance des petites vagues du fait de

la déformation de l’écoulement d’air le long du profil des grandes vagues.Depuis le démarrage du projet en 2002, deux séries de mesures ont été effectuées dans différentes

configurations de vent et de vagues. Celles de 2002 comportaient des mesures par fil capacitif en un point (analyse temps-fréquence), tandis que celles de 2003 ont inclus en plus, des mesures spatiales de pentes des vagues par laser par une équipe américaine (NRL), dans le cadre d’une collaboration mise en place avec le soutien financier de l’Office of Naval Research (ONR) américain.

La demande soumise cette année vise à poursuivre l’analyse des résultats expérimentaux en terminant l’analyse temps-fréquence en 1D (sondes locales) et 2D (mesures de pentes des vagues), et en proposant une interprétation physique des résultats, en relation avec les modélisations actuellement disponibles dans la littérature.

Demande PATOM 2005/39 « COLARGOL (Echanges Côtes Large dans le Golfe du Lion) » J.L. Devenon (LOB COM)

Résumé de la propositionLe programme de recherche COLARGOL a pour objectif d’étudier l’hydrodynamique des échanges

côte-large en rebord de la partie Est du plateau du Golfe du Lion. Ce projet se focalise plus particulièrement sur les mécanismes de génération des instabilités du courant Nord-Méditerranéen et la dynamique des structures tourbillonnaires sub-mésoéchelles qui jouent un rôle important dans le mélange horizontal des masses d’eau. Ce projet s’inscrit aussi dans les programmes PNEC Atelier Méditerranéen et MEDICIS (IFREMER) dont l’objet est d’évaluer les transferts de contaminants en Méditerranée, et dont il constitue le volet physique. La stratégie de recherche proposée associe étroitement la modélisation (code OPA et modèles de circulation côtière MARS et SYMPHONIE) et l’observation (in situ, par radar et satellitale).

Demande PATOM 2005/40 « EGYPT-P (Eddies and Gyres Path Tracking-Patom) » I. Taupier-Letage (LOB)

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Résumé de la propositionCe projet a pour objectif de mieux décrire la circulation de surface en Méditerranée orientale et plus

particulièrement la circulation dans le détroit de Sicile et dans la partie sud des bassins Ioniens et Egyptiens. L’analyse conjointe de données in situ, satellites (thermiques NOAA/AVHRR, altimétriques JASON/ENVISAT) et des résultats de modèles numériques académiques et réalistes (MED16, PSY2) doit permettre de confirmer les nouveaux schémas de circulation de surface établis récemment par les proposants, qui contrastent fortement avec les schémas qui faisaient autorité jusqu’à présent. L'analyse conjointe données/modèles permettra aussi de mener des études de processus sur le rôle de la topographie dans la déstabilisation des courants se propageant le long du talus continental ainsi que sur les propriétés des tourbillons formés par l’instabilité de ces courants.

Demande PATOM 2005/41 « Formation, circulation et export des eaux denses dans les mers nordiques » M.N. Houssais (LOCEAN)

Résumé de la propositionL’objectif de ce projet est de mener une étude de processus sur la formation des eaux profondes

dans les mers nordiques, leur circulation et leur export vers le détroit. L’étude se focalisera sur les courants de bord et leur stabilité et notamment sur le rôle du downwelling créé sur le flanc interne de ce courant de bord dans la formation des eaux denses. L’influence de la topographie dans la déstabilisation de ce courant de bord, le rôle du vent, de la variabilité des forçages, de la géométrie du domaine et de celles des seuils seront également abordés. L’étude est basée sur l’utilisation du modèle numérique océanique MICOM dans une configuration à haute-résolution simplifiée des mers Nordiques. Une comparaison avec des modèles réalistes (DRAKKAR, modèles plus basse résolution de la variabilité climatique) permettra de compléter l’étude de processus et de faire le lien avec la circulation globale.

Demande PATOM 2005/42 « DAVENCE (Interaction Dynamique Aérosol Vapeur d'Eau Nuage Convectif : Expérimentation » C. Flamant (SA)

Résumé de la propositionL'objet de la proposition est d'étudier la distribution de vapeur d'eau, des aérosols etc.. dans la

couche limite atmosphérique claire et faiblement nuageuse. Une stratégie expérimentale est proposée concernant la mise en oeuvre de plusieurs instruments. L'originalité réside dans la mesure in situ d'aérosols à l'aide d'un ULM.

Ce projet consiste à saisir l'opportunité d'une expérience de validation CALIPSO en étendant de quelques jours la durée des campagnes.

Demande PATOM 2005/43 « Validation d'algorithmes d'assimilation. Quantification du degré d'optimalité d'un algorithme. Assimilation d'ensemble » O. Talagrand (LMD)

Résumé de la propositionCe projet aborde des problèmes fondamentaux, à la fois théoriques et pouvant donner suite à des

applications pratiques, de l'assimilation des données. Les sujets abordés sont au nombre de quatre: - optimalité d'un algorithme d'assimilation- assimilation d'ensemble- gaussianité des erreurs affectant les données- assimilation variationnelle dans les cas fortement linéaires.

Ce projet est en renouvellement, avec une extension demandée pour un an, ce qui mènerait à fin 2006. Les thèmes abordés dans la première année ne correspondent pas exactement à ceux proposés cette année dans la mesure où un sujet est maintenant achevé (ajustement des matrices de covariances d'erreurs) et où les sujets 3 et 4 sont nouveaux. L'approche générale du problème est relativement cohérente pour tous les sujets traités: étude théorique sur des systèmes simulés simplifiés (modèles de Lorenz ou QG par exemple), puis évaluation sur des systèmes d'assimilation de plus grande dimension proches de ceux opérationnels.

Demande PATOM 2005/44 « Développement d'un Opérateur Simulateur d'Observations Radar » V. Ducrocq (CNRM)

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Cette demande n'a pas été examinée par le comité car elle a été par erreur adressée comme une fiche de suivi annuel. Compte-tenu de l'excellente évaluation par le PATOM du projet soumis en 2004, cette demande a été exceptionnellement prise en considération.

Résumé de la propositionLe projet a pour objet le développement d’un outil communautaire, i.e. un opérateur-simulateur

d’observation radar, à la fois pour : i) l’assimilation de données à mésoéchelle et ii) l’étude de la mesure radar et de son contexte à partir de la modélisation atmosphérique. De caractère pluridisciplinaire, il associe des experts en modélisation explicite des nuages et en assimilation de données (LA et CNRM) aux experts français de la mesure radar (CETP, LA, LCPC, LTHE, Météo-France/DSO). La première année du projet a donc été consacrée au développement du simulateur radar dans le modèle MESO-NH et à des études plus spécifiques sur la simulation de la mesure radar. Le simulateur développé dans MESO-NH a ensuite été utilisé pour réaliser différentes études de sensibilité à des fins de spécification de l’opérateur d’observation radar. Parallèlement des travaux ont démarré pour préparer l’assimilation des observations radar par les systèmes d’assimilation variationnelle du modèle ALADIN et du futur modèle AROME. Plusieurs études sur la mesure radar utilisant le simulateur radar développé dans MESO-NH ont également débuté ou été programmées pour 2005.

Ce simulateur radar prend en compte de façon modulaire et avec plusieurs options pour chacun des modules : géométrie du faisceau, diffusion des hydrométéores sous forme liquide et solide, caractéristiques du radar. Les travaux prévus en 2005 porteront sur une extension à la prise en compte des radars Doppler, une prise en compte des masques partiels.

Des études complémentaires portent sur la modélisation des hydrométéores solides dont on sait que la forme des particules et leur fonte influencent le signal rétro-diffusé. Différentes formulations des paramètres polarimétriques ont été testées. En 2005, sera abordée la question de l’estimation des réflectivités pour les modèles à plus basse résolution où une partie des précipitations provient de la paramétrisation de la convection.

Différentes études de sensibilité sur la base d’une simulation MESO-NH d’un système convectif de méso-échelle sont conduites pour spécifier l’opérateur d’observation pour l’assimilation de données pour les systèmes d’assimilation variationnelle de données à mésoéchelle de Météo-France (3Dvar ALADIN/AROME et hybride «  3Dvar Aladin /MESO-NH »). Parallèlement à la spécification et au développement de l’opérateur d’observations radar, des développements sont réalisés dans le système d’assimilation pour prendre en compte le nouveau flux de données lié aux données radar et à leur assimilation.

Plusieurs études de la mesure radar à partir de simulations MESO-NH à haute résolution (Dx~1-5km) sont en cours ou planifié es pour 2005. Elles concernent la préparation de la campagne AMMA afin de spécifier le mode de fonctionnement des radars sur le terrain et les logiciels de traitements des données à appliquer. Il est aussi envisagé d'appliquer le simulateur au cas de l’épisode des 8-9 septembre 2002 en étudiant (1) l’influence de la longueur d’onde (bande C à la place de bande S, par exemple, pour les radars de Nîmes et Bollène) et (2) l’influence de la maille de discrétisation des sorties de MESO-NH, à partir de simulations à très haute résolution (1 km) réalisées au CNRM en complément de celles déjà disponibles à 2.5 km.