Dérive d'objets ou de polluants en surface: collaboration Météo-France / Mercator-ocean

1. 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 Journée de rencontre Météo France / Mercator, CIC 14/06/2010

2. La dérive à M.F. et le besoin associé Courant de « background » 2D Mercator Pression + Vent (+ Marée) • 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. Forces exercées sur les particules Modélisation du courant 2,5D Mothy + Courant de dérive Courant à une profondeur donnée Partie Océan MOTHY Diffusion turbulente Flottabilité Partie Polluant • Position nappe • Bathymétrie zone Cartes de dérive et résultat Schéma structurel de Mothy avec forçage Mercator

3. Utilisation des courants Mercator dans Mothy • Statistiques d’utilisation • Dates clés - Nov. 2002: Incident du Prestige: première utilisation de PSY2V1 (Natl 1/12°) (courant surf.  100 m) - Juil. 2007: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 2008 2009 Un partenariat dynamique…de plus en plus sollicité

4. Un exemple illustrant les points clés: Travaux pour le BEA: Accident AF447 Paris-Rio • 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’extractionpour les modèles d’océan: • surface (on débranche mothy) • sous couche d’Ekman • 2 fréquences de sortiepour les zooms: • Moyennes journalières • Horaires • 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

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

6. 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 • 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) Système opérationnel Gain 1/12° imbriqué 1/36° imbriqué Erreur (km) Temps (h)

7. Questions scientifiques Profondeur d’Ekman analytique = pénétration de l’énergie du vent seul  adéquat pour 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 • 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

8. Questions scientifiques 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) • 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

9. 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

10. 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) • 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 k

11. 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 - 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.

12. 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 !