Journée de rencontre Météo France / Mercator, CIC 14/06/2010 Dérive d'objets ou de polluants en surface: collaboration Météo- France / Mercator-ocean Stéphane Law-Chune (doctorant 2ème année) Pierre Daniel,Météo France Yann Drillet,Mercator Ocean Pierre De Mey,Legos/CNRS

La dérive à M.F. et le besoin associé  Un modèle de prévision dérive opérationnel:  Mothy (P. Daniel 1996)  Modélisation interne de l’océan « rapide »:  Barotrope  2,5D par intégration d’un profil de viscosité  Calculée en réponse au vent et pression locale  Idée: les prévisions Mercator en « background » pour rajouter de l’information océanique (3D + basse fréquence)  Soucis: filtrer de Mercator l’effet des forçages de surface  prélever un courant horizontal à une profondeur adéquate. Schéma structurel de Mothy avec forçage Mercator Pression + Vent (+ Marée) - Position nappe - Bathymétrie zone Courant de « background » 2D Mercator Courant de dérive Diffusion turbulente Flottabilité MOTHY Forces exercées sur les particules Partie Océan Partie Polluant Modélisation du courant 2,5D Mothy Cartes de dérive et résultat + Courant à une profondeur donnée

Utilisation des courants Mercator dans Mothy  Dates clés - Nov : Incident du Prestige: première utilisation de PSY2V1 (Natl 1/12°) (courant surf.  100 m) - Juil : PSY2V1 en opérationnel - Fev 2008 : Ajout de PSY3V1 (global ¼°) dans les choix du prévi. Marine - Oct 2008 : PSY2V3 remplace PSY2V2, le courant est maintenant pris à 34m (Expérience Mersea en Méditerranée) - Mars 2010 : courant sous la couche d’Ekman analytique en pré-opérationnel  Statistiques d’utilisation Un partenariat dynamique…de plus en plus sollicité

Un exemple illustrant les points clés: Travaux pour le BEA: Accident AF447 Paris-Rio  Accident en mer 1er Juin 2009, Atlantique tropical (2’’58’ N; 35’’4’W)  BEA: Météo France + Mercator pour définir zone de recherche (phase 3: Janv. 2010)  Simulations avec Mothy version objet en 2 temps:  Validation (3 flotteurs ARGO + 2 bouées pécheurs)  meilleurs couples (modèle atmo/ modèle océano)  Rétrodérive sur 5 types de débris avec divers taux d’immersions  Plusieurs jeux de forçages:  2 modèles atmo. ECMWF (opér. ¼°) Arpège réanalyse spéciale BEA (physique + assim. diffusiométrique sup.)  5 modèles d’océan PSY2 opér PSY2 réanalyse spéciale BEA (obs. T/S sup.) Zoom1 régional 1/12°, forcé par PSY2 filtré + ECMWF Zoom2 régional 1/12° forcé par Arpège réanalysé BEA Surcouf (géostrophie altimétrique)  2 niveaux d’extraction pour les modèles d’océan: surface (on débranche mothy) sous couche d’Ekman  2 fréquences de sortie pour les zooms: Moyennes journalières Horaires Éléments clés: Ajustement de modèles régionaux Niveau d’extraction Fréquence de forçage Gestion des incertitudes/ Approche multi- modèles

Ref: Météo-France drift study to determine the AF447 crash area Denis Paradis, Stéphane Law-Chune, Julien Negre and Pierre Daniel Un exemple illustrant les points clés: Travaux pour le BEA: Accident AF447 Paris-Rio Arpege/ ZOOM2 CEP/ ZOOM2 Arpege/PSY2 reana CEP/PSY2 reana

Questions scientifiques  Comment améliorer l’estimation du courant de dérive dans Mercator ?  Utilisation de configurations imbriquées « tunées » pour la dérive (Thèse) Évolution erreur de distance moyenne, dérive de surface (2 bouées, 48 prévisions, Atl. Tropical) Temps (h) Erreur (km) Système opérationnel 1/12° imbriqué 1/36° imbriqué Gain  Ajustement de configurations océaniques  Profondeur d’extraction  Fréquence d’utilisation des courants  Gestions des incertitudes/ Approche Multi-modèles  Utilisation de nouvelles quantités océaniques  Gestion de la marée

Questions scientifiques Profondeur d’Ekman analytique = pénétration de l’énergie du vent seul  adéquat pour Mothy  Que fait-on à l’équateur ? (patch 30m). Piste: Résultats de dérive en zone Équatoriale (thèse)  Trop d’approximations ? (océan au repos, sans fond.) Piste: évaluer la profondeur du brassage par le vent seul dans Mercator  Ajustement de configurations océaniques  Profondeur d’extraction  Fréquence d’utilisation des courants  Gestions des incertitudes/ Approche Multi-modèles  Utilisation de nouvelles quantités océaniques  Gestion de la marée

Questions scientifiques  Ajustement de configurations océaniques  Profondeur d’extraction  Fréquence d’utilisation des courants  Gestions des incertitudes/ Approche Multi-modèles  Utilisation de nouvelles quantités océaniques  Gestion de la marée Moyennes journalières des courants Mercator fournis en opérationnel  Peut-on envisager des sorties à plus haute fréquence dans un cadre opérationnel ?  Est-ce bénéfique ?  Quelques tests ont montré que les hautes fréquences dégradent pour le moment la dérive (trop de variabilité mal contrainte)

Questions scientifiques  Gérer les incertitudes de modélisation ? - Perturbation des paramètres ouverts du modèle Nemo - Perturbation des forçages atmosphériques/ conditions initiales - Approche multi-modèles  Gérer les incertitudes sur la position/comportement du matériel dérivant ? - Dérives à partir ensemble possibles de positions - Objet: taux d’immersion, geométrie, prise au vent (dejà présent dans Mothy)  Ajustement de configurations océaniques  Profondeur d’extraction  Fréquence d’utilisation des courants  Gestions des incertitudes/ Approche Multi-modèles  Utilisation de nouvelles quantités océaniques  Gestion de la marée

Questions scientifiques  Quelles quantités sont intéressantes ?: Profil de viscosité (calcul du courant Mothy sur la verticale) Vitesse verticale (entraînement des particules) SST (vieillissement du polluant) k  Ajustement de configurations océaniques  Profondeur d’extraction  Fréquence d’utilisation des courants  Gestions des incertitudes/ Approche Multi-modèles  Utilisation de nouvelles quantités océaniques  Gestion de la marée

Questions scientifiques - Futur système opérationnel Mercator IBI- ROOS (1/36°) avec Marée - Mothy a son propre modèle de marée  Filtrer la marée des sorties Mercator ? Travail de réflexion sur un filtrage propre Signal résiduel toujours présent par aliasing dans les moyennes journalières.  Ajustement de configurations océaniques  Profondeur d’extraction  Fréquence d’utilisation des courants  Gestions des incertitudes/ Approche Multi-modèles  Utilisation de nouvelles quantités océaniques  Gestion de la marée

Prochains étapes prévues Fournitures des courants à la base de la couche d’Ekman PSY3V2 pour cet été Gestion des nouvelles configurations (PSY2V4, PSY3V3, PSY4V1 et IBI-ROOS) Procédure de vérification des courants par les obs. (cf M. Drevillon) Merci !