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Applications de l´altimétrie satellite à l´étude la circulation côtière en Mer Méditerranée Applications de l´altimétrie satellite à l´étude la circulation.

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1 Applications de l´altimétrie satellite à l´étude la circulation côtière en Mer Méditerranée Applications de l´altimétrie satellite à l´étude la circulation côtière en Mer Méditerranée par Jerôme Bouffard Postdoc à l´IMEDEA (TMOOS, équipe de J. Tintoré) ; 2009 – Aujourdhui Docteur de L´univ. Paul Sabatier, Toulouse (LEGOS-POC-CTOH, Y. Ménard); 2007 Ingénieur ESIM (Centrale Marseille) en Génie Marin – DEA du COM-univ Provence; 2004 Avec les contributions de A. Pascual, F. Birol, S. Vignudelli, L. Roblou, M. Le Henaff, M. Herrmann, P. Cipolini and P. Marsaleix

2 2 Campagnes de mesures (ADCP COLT Cruise, MOOGLY, SARIGOLE ….) - « Cible les processus» mais périodes relativement courtes et/ou de sur une région limitée Les mouillages permanents - mesures marégraphiques – radars côtiers - Séries temporelles potentiellement longues mais couverture spatiale limitée Les modèles de circulation - Capables de résoudre lessentiel des processus dynamiques hauturiers de grande échelle. Problème de réalisme en zone côtière où la dynamique est plus complexe et se caractérise par des échelles spatio-temporelles variabilités sont plus fines En zone côtière: fort besoin dobservations synoptiques à haute résolution spatiale et temporelle « Lhomme doit sélever au-dessus de la Terre jusquà la frange extérieure de latmosphère et même au-delà, car cest ainsi quil comprendra le monde où il vit » (Socrate) En complément des réseau dobservation in-situ et des modèles les observations satellites (AVHRR - SST, Seawiff – couleur de l´eau… altimétrie spatiale - topographie de surface) Moyens disponibles

3 3 Qu´est ce que l´altimétrie satellite ? Technique permettant de mesurer la topographie de surface des océans Qu´entendons-nous par altimétrie côtière? Altimétrie proche de la bande côtière (<50 km) et/ou en zone de faible profondeur (<200 m) où les traitements classiques s´avèrent inadaptés Absence de données ou bruit > la signature de surface des processus étudiés Definitions and problematiques Problématiques soulevées : Pourquoi l´altimétrie pose problème en zone côtière ? Comment y remédier ? La qualité et la disponibilité des données sont elles suffisantes pour observer et suivre la dynamique côtière en Mer Méditerranée ? Il y a t´il une synergie potentielle entre l´altimétrie côtière et d´autres types de capteurs ? Avec des modèles?

4 4 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zones côtières (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

5 5 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zones côtières (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

6 6 Corrections instrumentales R H Corrections géophysiques h t Tide: h t h a Wind and Pressure h a Orbite Corrections de biais d´état de mer h = H - R Ellipsoïde de référence bottom Corrections environnementales Wet tropospheric Dry tropospheric Ionospheric Sea Level Anomalie SLA= h corrected - h corrected Principe simplifié de l´altimétrie satellite L´altimétrie permet d´accéder à la composante du signal de surface (SLA) associée à la variabilité de la circulation océanique (signal et erreur=O(cm)) mer

7 7 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zones côtières (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

8 8 Permanent trajectory Annual mesoscale currents Winter mesoscale currents LPC Eastern Corsica current Western Corsica current Au Nord: Le courant Liguro Provençal Catalan (LPC ou CN ) Surface circulation main characteristics Zone d´étude La Mer Méditerranée (bassin occidental) Généralités Adapted from Millot et Taupier-Letage, 2004 Dynamiques complexes, large spectre de variabilité (Send et al., 1999). Variabilités inter-annuelles étudiées à laide : - Dobservations (Béthoux et al., 2002 ; Mertens and Schott, 1998) - De simulations numériques grandes échelles ou régionales (Sommot, 2005 et Hermann et al., 2007). Dynamiques mésoéchelles et sub-mésoéchelle (Mortier, 1992; Millot, 1991)

9 9 Activité mesoéchelle intense: Tourbillons, meandres… (Millot, 1991) Variabilité saisonnière marquée (Gostan, 1967) : - Été: Courant large (50 km), peu profond. vitesse de surface= 50 cm/s - Hivers: Courant étroit (20 km), plus profond et près des côtes, accéleration Current (m/s) at 50 m (Dufau, 2005) Deep water formation Formation deau profonde hivernale caractérisé par une forte variabilité inter-annuelle (Mertens and schott, 1998) Tramontane Intrusions du LPC sur le plateau continental du GoL Mistral Zone d´étude La Mer Méditerranée (bassin occidental) Le Courant Nord (LPC, CN)

10 10 Ces structures dynamiques ont une signature de surface qui devraient être capturée par laltimétrie satellite Mais observer et suivre la dynamique côtière à laide de laltimétrie est problématique Pourquoi ?

11 11 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zones côtières (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

12 12 Augmentation du sous - échantillonnage spatial/temporel de la circulation côtière (1Hz=7km, repétition 10 à 35 jours, distance inter-trace >150 km) Proximité des terres - Décrochage dans les Transitions terre Mer - Contamination du faisceau altimétrique et radiométrique Corrections géophysiques globales inappropriées (Bouffard et al., 2009) - Echelles spatiales/temporelles fines aux abords des plateaux continentaux - Processus non-linaires Beaucoup defforts ont été fait (e.g. ALBICOCCA, ALTICORE, …) et dautres sont en cours (e.g. PISTACH COASTALT, RECOSETTO, MARINA,…) pour améliorer la qualité et la disponibilité des données altimétriques côtières allant damélioration dune correction spécifique à lensemble dune chaine de traitement. En quoi consistent ces développements ? Difficultés rencontrées en zone côtière

13 13 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zones côtières (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

14 14 Données altimétriques (AVISO): Produits grillées combinant 2 or 4 altimètres Produits régionaux en Méditerranée (1/8º) Marégraphes: Filtrage des marées: Demerliac filter (Lefevre, CLS, 2003) Correction du baromètre inverse Données altimétriques sont interpolées sous les mesures marégraphiques Rms diff between SLA and TG Units: (% var TG) ERS TP GFO JASON Casablanca St Antoni Marseille Toulon Nice Monaco Ajaccio STATIONJ1E2J1E2TPG2 Ajaccio5.2%3.9% Casablanca6.4%2.2% Monaco10.5%9.3% Nice10.9%9.7% Portomaso1.7%0.6% Toulon7.1%4.4% Traitement et validation des données Données classiques multi-mission Donnée grillées: Produit AVISO vs marégraphes From Pascual et al Laugmentation du nombre de satellite permet daugmenter la consistance avec les mesures marégraphiques Dotted line: unfiltered data. Continuous lines: 30-day low-pass filter J1E2TPG2 TG (Pascual et al, JMS, 2007) O.I.

15 Variabilité de surface Larcinol et et al., 2002 Variabilité de lEnergie cinétique (EKE) Lucione et al., 1998 (T/P; 2 années); Pujol et Larnicol, 2005 (ERS-2+T/P; 11 années) Ayoub et al., 1998 STD (cm) Pascual et al., 2006 EKE (cm 2 /s 2 ) Jason-1+ERS-2+T/P+GFO Laltimétrique classique adaptée pour létude de la dynamique hauturière (précision et résolution suffisante) de la meso échelle à linterannualité Peu détude à léchelle régionale et côtières 15 Traitement et validation des données Données classiques grillées multi-mission Études à léchelle du bassin

16 … mais ils semblent être inadaptés pour létude de structure de fine échelle (<30 km) de locéan côtier (méthodes OI, lissage) Retraiter les données altimétriques brutes (GDR) le long des traces avec une stratégie dédiée aux zones côtières..donc, quelles solutions? Les études passées et les comparaisons avec les marégraphes tendent a montrer que les produits régionaux grillés sont de bonne qualité En zone côtière, couverture spatiale pauvre et performances limitées des données classiques le long des traces (along-track) Données disponible (in %): Jason+ Envisat + GFO XtrackAVISO Lack of data Bouffard et al., 2009 X-track AVISO 100 % 50 % 0 %

17 17 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zones côtières (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

18 18 Traitement et validation des données Stratégie dédiée aux zones côtières Post-traitement: La stratégie Xtrack Redéfinir les critères déditions + reconstruction des corrections défaillantes Utiliser des modèles barotopes hydrodynamiques et régionaux Utiliser plusieurs satellites et un échantillonnage along-track HF (10-20 Hz data) More details in: Bouffard, 2007 (PhD thesis), Bouffard et al, 2008a (TAO),2008b (GRL), 2009 (book chapter); Roblou et al., 2009 (book chapter); Vignudelli et al (GRL) Besoin de valider la méthodologie avec des données indépendantes Localisation des marégraphes - Marée océanique retirée par analyse harmonique - Réponse barotrope aux forçages atmosphériques retirées à laide de TUGO-Med. Dans le voisinage du marégraphe au plus la consistance altimetry/TG est forte meilleure est la donnée altimétrique

19 19 Validation de la méthodologie: Stratégie dédition + reconstruction - Plus de données au large et à la côte - Séries temp.+ longues (+10%) –bruitée (-7%) Utilisation dun modèle régional (T-UGO2D) - Gain vs IB: 46% - Gain vs Mog2D-G : 5% Multisatellite + échantillonage HF (10-20 Hz) - Meilleur échantillonnage de la dynamique (CN..) - + de données près des côtes Xtrack VS produit AVISO régional Distance à la côte : 33% plus près Séries temporelles : 24% plus logue Accord avec les mesures marégraphiques: amélioration de 22 % More details in: Bouffard et al., 2009 Une stratégie simple dédiée aux zones côtières permet daugmenter significativement le nombre et la qualité des données altimétriques Validation avec des marégraphes côtiers Traitement et validation des données Stratégie dédiée aux zones côtières Validation de la stratégie Xtrack

20 20 From Bouffard et al., 2008 b (GRL) Multi-satellite T.G. Construction de séries temporelles multisatellites dans une zone où les produits classiques (AVISO) sont éliminés Utilisation de lensemble des traces altimétriques se trouvant dans un rayon de 50 km des marégraphes Corsica Channel Data availability: Jason+ Envisat + GFO R = 0,78 Δt = 7 jours R = 0,86 Δt = 4 jours R = 0,91 Δt = 4 jours Bon accord + échantillonnage temporel satisfaisant XtrackAVISO Xtrack vs AVISO: multi-satellite sur la zone du Canal Corse Traitement et validation des données Stratégie dédiée aux zones côtières Laltimétrie améliorée permet de capturer une SLA cohérente caractérisée par des signaux allant de la méso-échelle à linterannuel dans une zone où les produits classiques ne sont pas adaptés

21 21 Sète TG Gulf of Lion Manque de données côtières ° 43° 42° 3° 4° 5° 6° North AVISO-SLAX-track-SLA TP Xtrack vs AVISO: nombre de données côtières sur le GdL La stratégie Xtrack permet de générer plus de données sur le GdL (côte & large) Traitement et validation des données Stratégie dédiée aux zones côtières

22 22 Track 146 Correlation: 0.77 % of rms expliqué: 36 % AVISO-SLA Sète TG Track 187 Correlation: 0.79 % of rms expliqué: 39 % North 15 %40 % Sète TG 15 %40 % North Track 146 Correlation: 0.84 % of rms expliqué: 46 % X-track-SLA Track 187 Correlation: 0.89 % of rms expliqué: 53 % 3° 4° 5° 6° 43° 42° LPC Gulf of Lion Les données Xtrack montrent une meilleure consistance statistique 22 Xtrack vs AVISO: qualité des données côtières sur le GdL Traitement et validation des données Stratégie dédiée aux zones côtières

23 23 Nous avons démontrer au travers de ces expériences dintercomparaison que: Une stratégie multi-satellite permet daugmenter léchantillonnage spatial et temporel de la dynamique côtière Il est possible daméliorer significativement la qualité des données altimétriques en zone côtière Cependant, ces améliorations sont-elles suffisantes pour capturer des processus dynamiques le long des côtes de la Méditerranée ? Peut on combiner laltimétrie côtière avec dautre type de capteurs (spatiaux ou in-situ) ? Laltimétrie ne permet daccéder quà la signature de surface liée à la variabilité de la circulation océanique Nécessité de compléter et croiser linformation de surface avec dautres types de variables afin de comprendre la phénoménologie des processus observés Traitement et validation des données Premières synthèses

24 24 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zones côtières (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

25 From Pascual et al Balearic Sea Alboran Sea 8 missions glider (Juillet07 - Août08) le long des traces altimétriques WAG EAG AO front Atl Water Med. Water Glider data Variables: P, T, S, oxig., chl., turb. Vertical extension: m Horizontal resolution: 400 m ** Along track SLA (AVISO/CLS) + MDT (Rio et al.). Delayed time product (calval) / real-time (duacs, interim). Horizontal resolution: 7 km ENVISAT**: Balearic Sea: T-773. Sustained glider observations (every 70 days): 6 missions up to now. JASON-1/2**: Balearic Sea: T-70 (August 2008). Cycles Jason-2: 4 & 5 Alboran Sea: T-172 (July 2008).Cycles Jason-2: 0 & 1 Bon accord avec laltimétrie ? 25 Approche Multi-capteur Information issue de la SLA Altimetrie vs Glider

26 Mer dAlboran (J1 & J2) Forts gradients. Trés bonne corrélation (0.96). African Coast Spanish Coast Mer Baléares: (J1 & J2) Gradients faibles (ration signal/bruit fort) Accord altimetrie-glider plus faible Sensibilité au niveau de référence ? MDT ? Alti ? Minorca Ib. PeninsulaMinorcaIb. Peninsula R(J2, GL) = 0.91 R(J1, GL) = 0.90 Rms (J2,GL) = 1.4 cm Rms (J1,GL) = 1.5 cm R(J2, GL) = 0.84 Rms (J2,GL) = 0.7 cm R(J2, GL) = 0.97 R(J1, GL) = 0.99 Rms (J2,GL) = 1.4 cm Rms (J1,GL) = 1.6 cm From Pascual et al Travail en cours à lIMEDEA: appliquer de nouveaux algoritmes de traitement dédiés zones côtière pour les données altimétriques et de glider Approche Multi-capteur Information issue de la SLA Altimetrie vs Glider

27 27 Ligurian Sea Rms T/P track 222 Bon accord entre la SST et la SLA à léchelle saisonnière: SST (SLA) maximum en été (automne) SST minimum en hivers Minimum (max) de RMS SLA (SST) dans le LPC Très surprenant, comment lexpliquer ? Est-ce relié à la dynamique intrinsèque au LPC De nombreuses échelles spatiales et temporelles interagissent, sadditionnent … Besoin de separer les différentes contributions dynamiques SLA SST Hovmuller T/P track 222 summerWinter - 15 cm/s+ 15 cm/s - 4 °C+6 °C LPC Approche Multi-capteur Information issue de la SLA Altimetrie vs SST From Bouffard et al

28 28 Mode 1: ~70 % Mode1: % de la variance expl. Bon accord SST-SLA Signal annuel à grande longueur donde Ligurian Sea SLA Mode 1: ~66 % SST Large scale translation summerwinter SpatialtemporalSpectrum 365 days Pas significatif dynamiquement Signal stérique ? Approche multi-capteurs Information issue de la SLA Altimetrie vs SST: SVD From Bouffard et al

29 29 Mode 2 (1+n): <7% de la variance expliquée Fort gradiant dans la direction côte- large à la foi pour la SST et la SLA Forte variabilité annuelle Mode 2: 5 % SST SLOPE inversion Winter: acceleration Summer: deceleration SpatialtemporalSpectrum Mode 2: 7 % SLA LPC 365 days Ligurian Sea Significatif dynamiquement Variabilité du CN ? From Bouffard et al Approche multi-capteurs Information issue de la SLA Altimetrie vs SST: SVD

30 30 Mode 1 ~ steric effect (~70% of the total signals) Mode 2 and > ~ Intrinsic LPC dynamics ? Opposite phase toward the steric effect SYMPHONIE: Signal stérique VS Jason 1 mode 1 SYMPHONIE: Signal Stérique VS Jason 1 mode 2 Mode 1: Bon accord avec le signal stérique modélisé Mode 2: Déphasage temporel avec le signal stérique explique le minimum de rms observé à linterrieur du LPC Que représente le mode 2 (et les modes n+1) ? Besoin dinvestiguer lanomalie en vitesse 30 Approche multi-capteurs Information issue de la SLA SVD Altimetrie VS Modèle

31 31 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zone côtièere (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

32 32 Methods Xtrack data Anomalie de vitesse géostrophique perpendiculaire au traces(AGVA): Calcul de la pente sur une fenêtre de 20 km en utilisant un filtrage optimal dédié aux zone côtières (Powell et Leben, JAOT 2004) Mode 1: 14 % Mode1: Un signal saisonnier est clairement observé dans le LPC Mode n+1: Variabilité de la mésoéchelle à linter-annual Ligurian Sea SpatialtemporalSpectrum Approche multi-capteurs Information issue de la vitesse AGVA altimétrique : Méthode

33 33 Variabilité saisonnière RMS: 5cm/s Hivers: accélération moyenne de 4 cm/s Eté: ralentissement de -6 cm/s Variabilité inter-annuelle Eté 1998 et 2001 (<-12cm/s) Hivers 1998->2000 (>5cm/s) Structures de petite échelle Besoin dintercomparer avec dautres capteurs (Lagrangien, radars ), exposant Lyapunov, focaliser sur certains événements, 43°N Hovmuller T/P track 222 Mean velocity anomaly Ligurian Sea cm/s -20 cm/s COAST LPC mean position -10 cm/s +10 cm/s Laltimétrie côtière améliorer permet de suivre précisemment la variabilité saisonnière et interannuelle du LPC From Bouffard et al 33 Approche multi-capteurs Information issue de la vitesse AGVA altimétrique : Variabilité en Mer Ligure

34 34 Vent Feb.Mar.Apr. MayJun.Jul. Aug. Sep. Oct. Nov.Dec. Jan. Intrusion du LPC ? 42.2 ° 42.4 ° 42.6 ° 42.8 ° 43 ° X-track-SLA 42.2 ° 42.4 ° 42.6 ° 42.8 ° 43 ° AVISO-SLA (m/s) Manque de données côtières LPC Track 146 CÔTE Xtrack et AVISO permettent de suivre la variabilité du LPC sur le GdL De temps en temps le courant sapproche (séloigne) de la côte (vent ?) Approche multi-capteurs Information issue de la vitesse AGVA altimétrique : Variabilité sur le GdL

35 35 08/10/06 13/10/06 08/10/ ° 42.4 ° 42.6 ° 42.8 ° 43 ° 03/10/ ° 42.6° 43° 43.4° (d) 18/10/06 23/10/06 28/10/06 SST (Celsius) Intrusion du LPC AGVA (m/s) Intersection entre lécoulement chaud et la trace alti. Track 146 Track 146 Track 146 Track 146 Track 146 Track 146 Lintrusion du LPC est observé à la foi par laltimétrie et en SST 35 Approche multi-capteurs Information issue de la vitesse AGVA altimétrique : intrusion du LPC sur le GdL

36 36 Bon accord à léchelle saisonnière Série temporelle (brute) Série temporelle filtré (coupure à 60 jours) Altimetry + MDT Rio In-situ From Birol et al From Le Henaff et al Bon accord à léchelle saisonnière… Série temporelle (brute)Série temporelle filtré (20 jours) …mais plus damplitude et de bruit dans laltimétrie In-situ Altimetry Courant Cantabrique Courant LPC Mêmes échelles de variabilité In-situ data from the YOYO and FANS project (refer to Jordà, 2005) In-situ data, courtesy: Puerto del Estado AGVA altimétriques vs courantomètre Approche multi-capteurs Information issue de la vitesse

37 Balearic Current Northern Current Mission glider quasi-simultanée avec le passage de Envisat (perpendiculaire au front) Envisat IMEDEA Courant Baléares Tourbillon CN Calcul de la vitesse glider (CTD) Hauteur dynamique (T,S) vitesse géostrophique / 180 mètre (filtrage Powell et Leben) interpolation spatiale & temporelle (au passage altimétrique) Mise en évidence dun tourbillon anticyclonique cm/s 37 AGVA altimétrique vs Glider Approche multi-capteurs Information issue de la vitesse Comment solutionner le problème du niveau de référence à 180m ?

38 Altimétrie 20Hz + method3 Gider + ref 180 m Altimetrie grillée + method3 Vitesse altimétrique grillée cm/s Bon accord en général Moins damplitude dans les produits grillés Grande différence dans la zone côtière baléare Performances similaires sur la côte ibérique Moins de données côtières dans les produits grillées Les données « along-track » HF sont plus performantes Très bon accord entre la vitesse altimétrique et celle issue du glider: Corrélation de 0,96, erreur de 4cm/s std (pour un signal de 18cm/s std) 38 AGVA altimétrique vs Glider (combinaison CTD + GPS) Approche multi-capteurs Information issue de la vitesse

39 Comment construire la direction du courant à partir de laltimétrie along-track avec une bonne résolution ? Les anomalies de vitesses géostrophiques perpendiculaires aux traces permettent dintercepter la plus grande part de lanomalie de vitesse (fonction de la position relative entre la trace et le courant)

40 Les points de croisement altimetrique ~ courantomètres virtuels Méthode: Basée sur Morrow et al., (1994) et généralisé e à une configuration multi- satellite Résultats: Bon accord/ in situ: - Signal total: R= Signal saisonnier: R=0,80 - Signal mésoéchelle: R=0.5 Courant EC cyclonique - Eté: ralentissement - Hivers : accélération Meridional GVA: current meter vs alimetry LPC Ellipses and mean polarization of altimetric GVA: summer vs winter From Bouffard et al., 2008 b (GRL) 40 AGVA au point de croisement altimétrique vs courantomètre Approche multi-capteurs Information issue de la vitesse

41 Lutilsation de lalatimétrie côtière avec dautres capteurs a permis: Dintercalibrer et daméliorer la qualité des différentes observations De mieux comprendre leur contenu physique Daugmenter léchantillonnage spatial et temporel des processus étudiés Un important pas devrait être franchis en adoptant une approche intégrée combinant données multi-capteur et modèles côtiers dans le but de mieux comprendre la phénoménologie des processus observés. Mais dans quelle mesure les modèles régionaux actuels sont ils réalistes ? Sur quelles échelles spatiales et temporelles

42 42 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zone côtièere (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

43 43 Spatial along track Spectrum FévrierMai Comparaisons along-track Model Altimetry Altimétrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Comparaison des structures spatiales Track Bon accord avec le modèle SYMPHONIE sur des échelles spatiales > 50 - Petites échelles spatiales (<13 km) non reproduites par le modèle - Dynamiques entre 13 km et 60 km reproduites seulement statistiquement From Bouffard et al., 2008 a (TAO) From Le Henaff et al. Altimetry Model Med NEA

44 Correlation SYMPHONIE model elevations – altimetry SLA: TOPEX + GFO Correlation SYMPHONIE model elevations – altimetry SLA: Jason + GFO Correlation SYMPHONIE model elevations – altimetry SLA: Jason + GFO + Envisat LF steric signal Greatbatch, 1994 Bon accord sur les séries temporelles instantanées Quelques désaccords à la côte (problèmes de CL mis en relief) Altimétrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Comparaison des séries temporelles de SLA

45 45 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zones côtières (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

46 46 Méthodes Modèle oceanique : OPAMED16 (Béranger et al., 2005) - 1/16° horizontal resolution, 43 vertical levels - Period: Altimetrie: Xtrack data - satellite: Topex Poseison + Jason1 - Period: La trace altimétrique 146 croise la zone de convection et mesure la SLA le long de la section the AB. Dans le modèle la variabilité inter-annuelle de la convection profonde peut être observé au travers de lévolution temporelle de la MLD le long de la section AB AB sectionGoL area DWF: se déroulent en hiver, duent a lactivation du gyre cyclonique et à leffet stérique (densification de leau au centre de la gyre). Ainsi la SLA au centre de la gyre devrait être plus faible. Est-ce détectable en surface? Maximum mixed layer depth (MLD) over the March 1998 – December 2007 period Track146 Dans le modèle, correlation de -0.9 entre la SLA _AB_min et la variabilité de la DWF(en terme de V,MLD,D) La SLA _AB_min altimétrique peut donc être utilisée comme un indice de lintensité de la DWF Altimétrie côtière et modèles Suivi des formations deau profonde (DWF)

47 Evolution annuelle modélisée (rouge) et altimétrique (noir) de la SLA _AB_min hivernale + LINEAR REGRESSION MLD annuelle maximum (altimétrie) Volume de DWF annuel (altimétrie) Densité de la DWF annuelle (altimétrie) Lutilisation combinée dun modèle et de laltimétrie nous a permis de suivre précisemment, pour la première foi, lintensité des DWF sur 13 ans (plus de détails dans Herrmann et al., GRL 2009 et Nature highligth) From Herrmann al., 2009 (GRL, highlighted in Nature 2009) 47 Résultats Altimétrie côtière et modèles Suivi des formations deau profonde (DWF)

48 48 Generalitiés Principe simplifié de laltimétrie Zone détude Difficultés rencontrées en zone côtière Traitement et validation des données Données classiques multi-missions (AVISO) Stratégie dédiée aux zone côtièere (Xtrack) Approche multi-capteurs Information issue de la Sea Level Anomaly (SLA) Information issue de la vitesse (GVA) Altimetrie côtière et modèles Validation du modèle SYMPHONIE Suivi des formations deau profonde Conclusions et perspectives Plan

49 49 Les données in-situ et de télédétection peuvent être utilisées pour évaluer les méthodes, techniques et algoritmes dévelloppés pour améliorer laltimétrie en zone côtière Grace à des dévelloppements récents les données altimétriques améliorées permettent de suivre un large spectre de processus côtiers jusque là innaccessible par le biais de produits classiques (variabilités de courants côtiers, intrusion sur les plateaux…) Les comparaisons croisées avec dautres capteurs nous a permis de mieux comprendre le contenu physique des données altimétriques Lutilisation combinée de différents capteurs permet dobserver certains processus dynamiques à léchelle régionale et côtière mais les modèles restent des outils indispensables pour comprendre la phénoménologie des processus étudiés. Les modèles côtiers testés se sont avérés performent pour les échelles saisonnière et interannuelle mais doivent être amélioré ou contraints (assimilation, CL..) pour représenter la mésoéchelle et sub-mesoéchelle de manière plus réaliste. Létude de la dynamique côtière nécessite une approche intégrée combinant modélisation et donnée multicapteur. Il est cependant fondamental dintercalibrer et danalyser la complémentarité potentielle entre les différents jeux de données ainsi quavec les modèles (en terme de contenu physique) Conclusions et perspecives

50 SINOCOP experiment: Balearic Sea 2009 a multi-sensor approach General objective: To study mesoscale and sub-mesoscale processes of a coastal front using a multi-sensor observational approach combined with numerical modelling. Observations: gliders, drifters, standard CTDs together with remote sensing images (altimetry, SST and ocean color). Specific objectives: 1) to investigate the limitations and potential improvements of altimetry in the coastal area 2) to develop methods for the combination of different sensors 3) to estimate vertical velocities and derived variables to study coastal dynamics

51 SINOCOP sampling Red line is the Jason-1 70 track. Black and grey lines represent the glider missions. Blue dots are CTD casts. S1-S5 represent SVP drifters and M1-2 are minidrifters. Arrows correspond to absolute dynamic topography derived from altimetry and the color contour is SST (16/05/2009). Isobaths are 200 m, 500 m and 1000 m. BIG CHALLENGE: First time that IMEDEA: Performs a mission with a deep glider Performs a mission with two gliders Acquires, processes and distributes data in real time

52 Drifter trajectories during SINOCOP experiment 11/5/2009 – 10/6/2009 Drifter Real time gridded altimetry (ADT) MFS HIRLAM wind Ekman current

53 53 Contact: Quelques références associées… Bouffard, J.: Amélioration de laltimétrie côtière appliquée à létude de la circulation dans la partie nord du bassin occidental méditerranéen (in French). PhD Thesis under the supervision of Y. Ménard and P. De Mey. (2007) Bouffard, J., Vignudelli, S, Herrmann, M., Lyard, F., Marsaleix, P., Ménard, Y., Cipollini, P.: Comparison of ocean dynamics with a regional circulation model and improved altimetry in the North-western Mediterranean. Terr. Atmos. Ocean. Sci. 19, (2008a) doi: /TAO (SA) Bouffard, J., Vignudelli, S., Cipollini, P., Menard, Y.: Exploiting the potential of an improved multimission altimetric data set over the coastal ocean. Geophys. Res. Lett., 35 (2008b) L10601, doi: /2008GL Herrmann, M., J. Bouffard, and K. Beranger (2009), Monitoring open-ocean deep convection from space, Geophys. Res. Lett., doi: /2008GL and Nature (Research Highlights, Vol 457, 26 February 2009 ) Roblou,L., Lamouroux, J., Bouffard, J., Le Henaff, M., Lombard, A., Marsaleix P. and De_Mey P. (2009): Post processing altimeter data toward coastal applications and integration into coastal models. Book Chapter, Springer book Coastal Altimetry, Editors: S. Vignudelli, A. Kostianoy, P. Cipollini and J. Benveniste (http://www.alticore.eu/book ).http://www.alticore.eu/book Bouffard J., L. Roblou, F. Birol, A. Pascual, L. Fenoglio-Marc, M. Cancet, R. Morrow and Y. Ménard(2009) : Introduction and assessment of improved coastal altimetry strategies: case study over the North Western Mediterranean Sea. Book Chapter, Springer book Coastal Altimetry, Editors: S. Vignudelli, A. Kostianoy, P. Cipollini and J. Benveniste


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