Séparation des mouvements quasi-géostrophiques et des ondes internes pour l'observation satellite haute résolution de l'Océan – EQUINOX

Simulations numérique idéalisées et réalistes.

Evaluation des simulations numériques réalistes grâce à des comparaisons avec des jeux de données in situ originales

Ce projet améliore notre compréhension des mouvements rapides dans l'océan: quelle est leur signature dans les donnée observées? quel dynamique gouverne leurs évolutions? quelle est leur distribution géographique? comment sont-ils représentés dans les simulations numériques?

Cartographie de la signature des variabilités lentes et rapides à la surface de l'océan.

Développement de méthodes permettant de distinguer ces deux types de processus.

Meilleures prédictions opérationnelles de la circulation océanique.

Le projet a permis la publication des articles suivants:

- Y. Morel, J. Gula, and A. Ponte. «Potential Vorticity diagnostics based on balances between volume integral and boundary conditions.« Ocean Modelling, 2019. doi: 10.1016/j.ocemod.2019.04.004

- R. Morrow, L. Fu, F. Ardhuin, M. Benkiran, B. Chapron, E. Cosme, F. D'Ovidio, J. Thomas Farrar, S. T. Gille, G. Lapeyre, P.-Y. Le Traon, A. Pascual, A. Ponte, B. Qiu, N. Rascle, C. Ubelmann, J. Wang, E. Zaron, Global observations of fine-scale ocean surface topography with the Surface Water and Ocean Topography (SWOT) Mission. Front. Mar. Sci., 2019. doi: 10.3389/fmars.2019.00232

- X. Yu, A. L. Ponte, S. Elipot, D. Menemenlis, E. D. Zaron, R. Abernathey, Surface kinetic energy distributions in the global oceans from a high-resolution numerical model and surface drifter observations. submitted to Geophysical Research Letters

- C. Haro-Gonzalez, A. Ponte and E. Autret. Quantifying Tidal Fluctuations in Remote Sensing Infrared SST Observations. Submitted to Remote Sensing.

Aucun brevet n'a été obtenu.

Nous allons disposer prochainement d'une richesse de données altimétriques sans précédent (jusqu'à 6 altimètres volant simultanément) ainsi que d'un nouvel instrument (SWOT, lancement prévu pour 2021) qui va révolutionner notre capacité à cartographier le niveau de la mer et la circulation océanique de fine échelle (<100km). Le bond technologique associé à SWOT est mis en péril par une difficulté nouvelle résultant de la superposition de signaux associé à deux classes de processus distincts : les tourbillons mésoéchelles et fronts et filament sous-mésoéchelle (M/SM) d'un côté et les ondes internes de l'autre. La résolution temporelle limitée de SWOT et des altimètres en général ne permettent pas de tirer parti des différences d’échelles temporelles associées à ces processus et de les distinguer via un filtrage temporel. La relève de ce défi a été récemment identifié comme une tâche prioritaire par l'équipe scientifique de la mission.

EQUINOx vis à améliorer notre capacité à distinguer les signaux M/SM et IGW dans les données SWOT et altimétrique en général. Le projet repose sur une méthode innovante développée par le chercheur en charge du projet. Cette méthode combine des données altimétriques et de température de surface ainsi que des hypothèses sur les signatures des processus M/SM et IGW et sur le lien entre ces signatures et une variable fondamentalement dynamique appelée la vorticité potentielle qui condense l'état du champs M/MS. Les objectifs d'EQUINOx sont d'élever ce genre approche à un état où elles peuvent être utilisée de manière opérationnelle avec des données satellite et in situ. Un objectif est également d’aboutir à une description régionale de notre capacité à distinguer ces signaux.

EQUINOx est organisé autour d'un plan de travail progressif et va d'abord consister à tester la méthode existante dans des configurations d'un réalisme grandissant ainsi qu’à améliorer cette méthode en la reformulant dans un cadre permettant de combiner et équilibrer de manière objective les contraintes statistiques et dynamiques. Des modèles dynamiques des IGW and M/SM vont être également utilisés afin de développer un système d'assimilation inédit permettant de distinguer les signatures de ces processus. L'analyse de simulations numériques de haute résolution vont améliorer notre connaissance de la distribution globale des signatures relatives des IGW et M/SM sur les variables de surface ainsi que sur la précision des modèles dynamiques. Des expériences de simulations de système d'observation (OSSE) vont être effectuées afin de tester les méthodes développées dans des situations réalistes. Enfin, des observations satellite de niveau de la mer et de température de surface vont être analysées et les méthodes développées au sein d'EQUINOx vont être testées dans des zones où les IGW de marée sont stationnaires et prévisibles.

EQUINOx va avoir un impact significatif sur notre compréhension de la dynamique et des manifestations dans les observations satellite et in situ des processus de M/SM et IGW. Le projet va améliorer notre capacité à distinguer ces processus dans ces observations et à estimer la circulation océanique aux échelles où la plupart de l'énergie cinétique océanique réside. Ce progrès va bénéficier à la validation de simulations numériques de haute résolution émergeantes, ainsi qu'aux études biogéochimiques et écologiques. Si financé, EQUINOx viendrait à point vis à vis du lancement de SWOT (2021). EQUINOx répond à l'axe 1 du Défi 1 du Plan d'Action 2017 de l'ANR et de l'Orientation 1 du Défi 1 de la SNR. EQUINOx va renforcer l'équipe et la recherche d'A. Ponte, un chercheur nouvellement embauché au sein du LOPS où il amène une expertise originale au sujet des IGW. Ce projet va faciliter la dissémination du travail de son groupe. Une conférence grand publique sera également organisée afin de promouvoir les thématiques de recherche pertinentes à EQUINOx.