Tranchant et al. Atelier de Modélisation de l’Atmosphère 2002, Toulouse 17 décembre 2002

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

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http://www.mercator.com.fr

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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 :

Création du GIP MERCATOR Ocean en

avril 2002

avec deux autres partenaires essentiels.

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Objectifs de MERCATOR

• Le but du projet MERCATOR est l’implémentation d’un système de prévision océanique capable de :

In Situ Observations

Satellite Observations

Model Nowcast

ModelForecast

(CORIOLIS)

(MERCATOR)

(TOPEX,JASON)

Simuler l’océan global avec un modèle aux équations primitives à haute résolution, en assimilant des données satellitales et in-situ afin de fournir des réanalyses et des 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 en fournissant des conditions initiales de l’océan pour les modèles couplés.

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Modélisation et Assimilation

• Deux modèles régionaux à moyenne (1/3°) et à haute résolution (1/15°) sur l’Atlantique Nord et la Méditerranée.

• Deux modèles globaux à basse (2°) et moyenne résolution et (1/4°).

2001 1/3°2002 1/15°

Assimilation en temps réel de l’altimétrie et des données in-situ

20031/4°

1/15°

2°

Stratégie: Du REGIONAL au GLOBAL

De la R&D à l’OPERATIONEL

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PAM : La configuration MODELE

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.

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.

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SAM-1-v1 Premier Système d’Assimilation Mercator – Version 1

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.

correction de T, S, U, V, EKE

SAM-1 assimilation principleSAM-1 assimilation principle (De Mey et Benkiran, JMS 2002)

Model of the guess error covariances

Observability of the

reduced state

ASSIMILATION

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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

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Coupleur PALMModularité par l’exemple

PALM : Outil modulaire pour le couplage modèles - schémas d’assimilation de données.

1 RHHBHBK TfTfOI

ASSIMILATION

XXX fa

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Liens avec les différents centres de données CENTRES de DONNEES

SSALTO/DUACS

CORIOLIS

ECMWF, ...

données ARGO,XBT/CTD, bouées,mouillages, ...

Altimétrie

In-Situ

NWP

Topex/Poseidon,ERS-2, GFO, Jason-1

Outputs du modèle atm. :tensions de vents, flux de chaleurs, flux E-P

- temps réel : analyses ECMWF aux 6 heures, et 10 jours de prévision ; SST Reynolds- temps différé : ré-analyses

- temps réel : Données hebdomadaires des XBT, CTD, bouées, etc - temps différé : Jeux de données hebdomadaires validés

- temps réel : Traces hebdomadaires des anomalies du niveau de la mer et cartes- temps différé : Jeux de données hebdomadaires validés

MERCATOR OCEAN

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PREMIER PROTOTYPE REGIONAL

Modèle au 1/3° sur l’Atlantique Nord et les tropiques

Avec assimilation de traces altimétriques

Le Bulletin MERCATOR PSY1 http://www.mercator.com.fr

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.

ASSIMILATION

10 Sections Verticales22 Mouillages

Gulf Stream

Gulf of Mexicoand Carribean

North Brazil

Tropics

Northern Europe

Eastern North Atlantic

POMMEcampaign area

Med SeaOutflow

8 Regional Zooms

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Prévision à 7 jours

18/12/02

Le premier Bulletin officiel MERCATOR PSY2

c’est le 8 janvier 2003 !

Analyse le 11/12/02

Rattrapage temps réel (1,5 an) + tests en conditions opérationnelles

Prévision à 14 jours

25/12/02

Assimilation des traces altimétriques (JASON-1/ERS-2/GFO)

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Les zooms et diagnostics on-line PSY2

De très beaux filaments !

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Diagnostics on-line :27 mouillages

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Diagnostics on-line : sectionscomparaisons

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Perspectives 2003-2004

• 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)

• Rendez-vous en 2003 pour les prévisions océaniques haute résolution

Tranchant et al. Atelier de Modélisation de l’Atmosphère 2002, Toulouse 17 décembre 2002

Assimilating altimeter data in the multivariate assimilation scheme

Delta T

Delta HBAR

Delta S Delta T

Delta HBAR

Delta S

+7cm

-7cm

Delta temperature (800m) Delta salinity (800m) Delta HBAR Delta SLA

CLS - M. Benkiran

Tranchant et al. Atelier de Modélisation de l’Atmosphère 2002, Toulouse 17 décembre 2002

Assimilating in situ profiles in the multivariate assimilation scheme

CLS - M. Benkiran