Jérôme Bouffard (présenté par Laurent Roblou) Estimation des performances du modèle de marée T-UGO 2D sur le plateau européen Jérôme Bouffard (présenté par Laurent Roblou) Avec les contributions de : C. Maraldi, L. Roblou, F. Lyard, F. Birol Financement CNES, projet PISTACH

Elévation de marée (écart-type) Elévation résiduelle (écart-type) La marée océanique sur le plateau européen Elévation de marée (écart-type) Elévation résiduelle (écart-type) Altimétrie: SSH X-TRACK m Marégraphes: sources SHOM, OPPE, DMI, NPA/HS cm Marée ~ signal total Signal résiduel ~ 20% marée

Performances comparées au modèle GOT4 Performances comparées au modèle GOT4.7 (1/4) Comparaisons aux marégraphes Large Côte Ondes GOT4.7 ∆E T-UGO 2D K1 K2 M2 N2 O1 P1 Q1 S2 0.2 +/- 0.8 cm 0.1 +/- 0.7 cm 0.1 +/- 1.3 cm 0.2 +/- 0.7 cm 0.2 +/- 0.5 cm 0.1 +/- 0.3 cm 0.1 +/- 0.6 cm 0.5 +/- 1.8 cm 0.5 +/- 1.0 cm 0.6 +/- 1.1 cm 1.7 +/- 4.1 cm 0.1 +/- 1.0 cm 0.2 +/- 0.4 cm 1.0 +/- 2.6 cm RSS 2.7 cm 5.3 cm Ondes GOT4.7 ∆E T-UGO 2D K1 K2 M2 N2 O1 P1 Q1 S2 0.2 +/- 0.9 cm 0.2 +/- 2.5 cm 2.1 +/- 18.3 cm 0.8 +/- 3.6 cm 0.5 +/- 0.9 cm 0.1 +/- 0.5 cm 1.1 +/- 7.0 cm 0.4 +/- 1.5 cm 0.2 +/- 2.9 cm 2.2 +/- 18.1 cm 0.4 +/- 3.0 cm 0.3 +/- 1.6 cm 0.2 +/- 0.6 cm 0.2 +/- 0.5 cm 0.7 +/- 7.0 cm RSS 20.1 cm 20.0 cm Au large, GOT4.7 (inversion de données) plus performant que T-UGO 2D (hydrodynamique) En zone côtière, T-UGO est l égèrement plus performant que GOT4.7

Performances comparées au modèle GOT4 Performances comparées au modèle GOT4.7 (2/4) Erreurs totales de prédiction aux marégraphes GOT4.7 T-UGO 2D Unité en cm Erreurs totales plus faibles de 16 % (>3cm) pour T-UGO 2D Dispersion de l’erreur totale plus faible de 40 % pour T-UGO 2D Erreurs de prédiction de l’ordre de grandeur du signal résiduel Erreurs plus fortes dans les zones de forte marée (> 40cm) Erreurs plus faible dans les zones de faible marée

Performances comparées au modèle GOT4 Performances comparées au modèle GOT4.7 (3/4) Erreurs de modélisation aux marégraphes GOT4.7 T-UGO 2D Unité en cm L’erreur de modélisation est plus faible en moyenne (13%) pour T-UGO 2D et plus homogène spatialement (40%) Prédiction de T-UGOm de meilleure qualité aux marégraphes côtiers … sauf le long des côtes norvégiennes (problème phase M2)

Performances comparées au modèle GOT4 Performances comparées au modèle GOT4.7 (4/4) Erreurs d’omission aux marégraphes GOT4.7 T-UGO 2D Unité en cm NB: Spectre de prédiction de T-UGO 2D plus complet (MN4,S4…) Les erreurs d’omission sont relativement importantes (e > 5cm), notamment en Manche (e >10cm) Importance de prendre en compte un spectre complet , incluant les ondes non linéaires …particulièrement sur le plateau

Performances des corrections pour l’altimétrie Ecart-type résiduel de la hauteur de mer (SLA) corrigée rms(SLA|T-UGO 2D) – rms(SLA|GOT4.7) Histogramme par classes de profondeurs 150 m 0.15 +/- 0.06 cm 0.14 +/- 0.03 cm Profondeur (m) Unité en m Altimétrie: SLA X-TRACK Corrections de performance équivalentes au large Amélioration sur le plateau ( profondeurs < 150 m)

Assimilation dans T-UGO 2D (marée) Méthode EnOI: OI dans le domaine spectral (travaux Lyard) Covariances d’erreur de modélisation déterminées par méthodes d’ensemble (travaux Mourre, Letellier) Expérience: Assimilation Validation Marégraphes pélagiques Points de croisement T/P Marégraphes indépendants

Expérience d’assimilation dans T-UGO 2D Résultats préliminaires Large Ondes GOT4.7 ∆E T-UGO-2D T-UGO-2D ASS K1 K2 M2 N2 O1 P1 Q1 S2 0.2 +/- 0.8 cm 0.1 +/- 0.7 cm 0.1 +/- 1.3 cm 0.2 +/- 0.7 cm 0.2 +/- 0.5 cm 0.1 +/- 0.3 cm 0.1 +/- 0.6 cm 0.5 +/- 1.8 cm 0.5 +/- 1.0 cm 0.6 +/- 1.1 cm 1.7 +/- 4.1 cm 0.1 +/- 1.0 cm 0.2 +/- 0.4 cm 1.0 +/- 2.6 cm 0.7 +/- 1.0 cm 0.5 +/- 1.9 cm 0.1 +/- 0.5 cm 0.0 +/- 0.7 cm 1.0 +/- 2.2 cm RSS 2.7 cm 5.3 cm 3.4 cm Amélioration des comparaisons pour les ondes principales Gain de 36% en RSS au large

Expérience d’assimilation dans T-UGO 2D Résultats préliminaires Côte Ondes GOT4.7 ∆E T-UGO 2D T-UGO 2D ASS. K1 K2 M2 N2 O1 P1 Q1 S2 0.2 +/- 0.9 cm 0.2 +/- 2.5 cm 2.1 +/- 18.3 cm 0.8 +/- 3.6 cm 0.5 +/- 0.9 cm 0.1 +/- 0.5 cm 1.1 +/- 7.0 cm 0.4 +/- 1.5 cm 0.2 +/- 2.9 cm 2.2 +/- 18.1 cm 0.4 +/- 3.0 cm 0.3 +/- 1.6 cm 0.2 +/- 0.6 cm 0.2 +/- 0.5 cm 0.7 +/- 7.0 cm 0.2 +/- 0.8 cm 0.6 +/- 1.5 cm 0.8 +/- 10.6 cm 0.3 +/- 2.2 cm 0.1 +/- 0.6 cm 0.5 +/- 3.6 cm RSS 20.1 cm 20.0 cm 14.8 cm Amélioration des comparaisons pour les ondes principales (~50% sur les ondes semi-diurnes) Gain de 26% en RSS à la côte

Conclusions Ondes par ondes, les solutions hydrodynamique de marée T-UGO 2D présentent des performances légèrement supérieures à celles du modèle GOT4.7 à la côte, inférieures au large. Les prédictions de marée faites à partir des solutions hydrodynamiques T-UGO 2D sont plus réalistes et de meilleure cohérence spatiale, particulièrement sur le plateau (H<150m), grâce à une meilleure modélisation des ondes principales et un spectre plus complet (ondes non linéaires en particulier). L’assimilation de données dans T-UGO 2D permet, a posteriori, de se rapprocher des performances du modèle global GOT4.7 au large et d’améliorer significativement les performances des solutions hydrodynamiques à la côte.

Bonus

Définitions et méthodes Qu’est ce qu’une prédiction de marée ? Reconstruction dans le domaine temporel du signal de marée total à partir des différentes harmoniques (spectre de prédiction). Qu’est ce qu’une erreur d’omission ? Erreur d’un modèle due à l’omission de certaines harmoniques dans le spectre de prédiction. Qu’est ce qu’une erreur de modélisation ? Erreur d’un modèle due à une défaillance à reproduire des harmoniques du spectre de prédiction. Erreur totale: erreur d’omission + erreur de modélisation. Estimée en comparant une prédiction issue d’une Analyse Harmonique Marégraphique (AHM) sur 66 ondes à une prédiction faite avec le spectre du modèle Estimée en comparant la prédiction du modèle à celle issue d’une AHM faite à partir du même spectre de prédiction que le modèle (~30 ondes) Estimée en comparant la prédiction du modèle (~30 ondes) à une prédiction issue d’une AHM faite sur 66 ondes

Performances comparées au modèle GOT4. 7 (3 Performances comparées au modèle GOT4.7 (3.5/4) Erreurs de modélisation aux marégraphes Amplitude de l’onde M2 (en couleur) et différence aux marégraphes GOT4.7 T-UGO 2D TG ∆Amplitude (cm) ∆Phase (degrés) GOT4.7 T-UGO 2D Aalesund Bergen Maaloy Oscarsborg Oslo Stavanger Tregde Viker -1.7 -10.2 -0.2 -1.0 0.2 2.0 1.7 0.9 -5.1 -4.9 5.8 -7.8 -6.6 1.9 -0.6 3.1 13.1 17.1 -4.7 7.2 -7.6 1.8 13.8 4.8 116.4 114.8 10.5 119.4 118.4 Moy. rms 3.6 -2.1 4.7 3.7 8.5 59 63 Retard de phase important de M2 pour T-UGO 2D au nord du domaine NEA

La marée côtière sur le plateau européen Données marégraphiques disponibles Elévation totale (cm) Elévation résiduelle (cm) Elévation de marée (cm) Marée ~ signal total Signal résiduel ~ 20% marée

Performances des corrections pour l’altimétrie Généralités SSH Xtrack Nombre de données bathymétrie 2 zones : Plateau Plein océan (> 3000 m) Signal plus fort à l’ouest et en zone côtière Signal résiduel plus fort sur les plateau Signal total – (w+p) Signal résiduel

TUGOm-2D - GO4.7 / profondeur Performances des corrections pour l’altimétrie Par rapport à l’analyse harmonique GOT4.7 TUGOm-2D Répartition géographique de l’erreur similaire T-UGOm plus performant que GOT4.7 en côtier Résultats équivalents au large Amélioration sur le plateau de la mer du Nord (< 150 m) TUGOm-2D - GO4.7 Unité en m TUGOm-2D - GO4.7 / profondeur 150 m Profondeur (m) Histogramme par classes de profondeurs