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Formulation de la matrice de covariance derreur de lébauche pour un système dassimilation océanique: préservation des propriétés de Température-Salinité

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Présentation au sujet: "Formulation de la matrice de covariance derreur de lébauche pour un système dassimilation océanique: préservation des propriétés de Température-Salinité"— Transcription de la présentation:

1 Formulation de la matrice de covariance derreur de lébauche pour un système dassimilation océanique: préservation des propriétés de Température-Salinité S. Ricci, A.T. Weaver, E. Machu, P. Rogel CERFACS J. Vialard LODYC Contexte de lassimilation variationelle Défauts du système univarié en température Relation déquilibre Température-Salinité et implémentation dans B Ajustement de létat de salinité: impact sur létat moyen Conclusions et perspectives AMA2002, 17 Dec.

2 Contexte de lassimilation Assimilation variationelle dans le modèle docéan OPA – version Pacifique tropical dobservations in situ de température (Weaver et al. 2002). Schémas dassimilation : 4D-Var et 3D-Var (FGAT) x i = M(t i,t i-1 ) x i-1 3D-Var (FGAT): M est un modèle de persistence x i = x i-1 Fonction coût à minimiser: 4D-Var: est propagé par M, le modèle linéaire tangent

3 Défauts de lassimilation 3D-Var univariée en température La température (T) est corrigée par lanalyse, alors que la salinité (S) ne lest pas. Création de mélange vertical artificiel (Troccoli et Haines 1999) Formation de masses deau instables (Troccoli et al. 2000) Dérive de létat moyen de salinité en 3D-Var univarié en T (Vialard et al. 2002) Biais du courant de surface équatorial vers lEst.

4 Nécessité dajuster létat de salinité lors de lassimilation de données de température Solutions possibles: Utilisation dEOF mixtes T-S (Maes et al. 1999, Vossepoel et al. 1999) inconvénient: besoin de suffisament de données T ET S Relation T-S climatologique inconvénient: pas de variation temporelle de S(T) Utilisation dune relation T-S relative au background et implémentée dans B

5 Modélisation générale de B Modélisation des covariances univariées du vecteur de contrôle par Modélisation des covariances multivariées du vecteur détat par B est modélisée par une séquence dopérateurs traitant séparement les covariances univariées et les covariances multivariées: ( Derber et Bouttier ) où balanced + unbalanced

6 K est un système déquations statistiques ou dynamiques linéaires entre les variables du modèle. Les corrélations sont maximales entre les parties équilibrées minimales entre les parties non équilibrées Spécification de K: Relation T-S Ici, S(T) est appliquée comme une contrainte forte: est la linéarisation de la relation S(T)

7 Formulation de la relation T-S dans la matrice K Supposons quune relation S(T) existe dans le modèle: Lincrément en salinité sécrit: est la partie de lincrément de salinité équilibrée avec la température qui provient de S(T)

8 La relation T-S est valide là où le mélange est faible dans les régions de fort mélange, ailleurs. Validité de la relation T-S

9 δTaδTa δS true δSaδSa Exemple : assimilation dun profil de température On ne corrige pas la salinité dans la couche de mélange.

10 Profils moyens (1996) de salinité 3D-Var uni.: Destabilisation de la colonne deau par lassimilation univariée en température 3D-Var TS:Profil moyen plus proche de la climatologie Contrôle

11 3D-Var univarié Dérive de létat moyen de salinité 3D-Var T-S Etat moyen plus proche de la climatologie Correction du biais Contrôle 3D-Var uni. 3D-Var multi. Dérive de létat moyen de salinité

12 Diagrammmes T-S 1996 c) Contrôle a) 3D-Var univarié b) 3D-Var multivarié T-S Meilleure préservation des masses deau en multivarié T-S Création de masses deau irréalistes

13 3D-Var uni.3D-Var multi. Vitesse verticale et coefficient de mélange vertical Diminution du mélange vertical artificiel Réduction upwelling et downwelling a) contrôle b) univarié c) multivarié Circulation artificielle

14 a) Reverdin-Climatologie Impact sur les courants Correction du courant de surface b) multivarié c) univarié d) contrôle Biais du courant de surface équatorial vers lEst

15 a)contrôle b) univarié c) multivarié Correction du courant de surface Remontée du sous courant

16 Conclusions Diminution de la dérive en salinité Préservation des masses deau Diminution du mélange artificiel Correction du biais des courants Ajustement de létat de salinité par des covariances multivariées dans B:

17 Perspectives Assimilation de données de salinité et T-S Comparaison avec des données de salinité Covariances multivariées U et V (E. Machu - Cerfacs) Passage au modèle global (ORCA) avec covariances multivariées (T, S, u, v, ) Comparaison avec le 4D-Var


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