estimation des performances du modèle de marée t-ugo 2d sur le plateau européen jérôme bouffard...

Estimation des performances du Estimation des performances du modèle de marée T-UGO 2D sur le modèle de marée T-UGO 2D sur le

plateau européenplateau européen

Jérôme Bouffard (présenté par Laurent Roblou)

Avec les contributions de : C. Maraldi, L. Roblou, F. Lyard, F. Birol

Financement CNES, projet PISTACH

La marée océanique sur le plateau européen La marée océanique sur le plateau européen

Marée ~ signal total Signal résiduel ~ 20% marée

Marégraphes: sources SHOM, OPPE, DMI, NPA/HS

cm cm

Altimétrie: SSH X-TRACK

m mElévation de marée (écart-type) Elévation résiduelle (écart-type)

Performances comparées au modèle GOT4.7 (1/4)Performances comparées au modèle GOT4.7 (1/4)Comparaisons aux marégraphesComparaisons aux marégraphes

Large

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

Ondes GOT4.7∆E

T-UGO 2D∆E

K1K2M2N2O1P1Q1S2

0.2 +/- 0.8 cm0.1 +/- 0.7 cm0.1 +/- 1.3 cm0.2 +/- 0.7 cm0.2 +/- 0.5 cm0.1 +/- 0.3 cm0.1 +/- 0.6 cm0.5 +/- 1.8 cm


RSS 2.7 cm 5.3 cm

Côte

Ondes GOT4.7∆E

T-UGO 2D∆E

K1K2M2N2O1P1Q1S2


0.4 +/- 1.5 cm0.2 +/- 2.9 cm2.2 +/- 18.1 cm 0.4 +/- 3.0 cm0.3 +/- 1.6 cm0.2 +/- 0.6 cm0.2 +/- 0.5 cm0.7 +/- 7.0 cm

RSS 20.1 cm 20.0 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

GOT4.7 T-UGO 2D Unité en cm

Performances comparées au modèle GOT4.7 (2/4)Performances comparées au modèle GOT4.7 (2/4)Erreurs Erreurs totalestotales de prédiction aux marégraphes de prédiction aux marégraphes

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

GOT4.7 T-UGO 2D Unité en cm

Prédiction de T-UGOm de meilleure qualité aux marégraphes côtiers

… sauf le long des côtes norvégiennes (problème phase M2)

Performances comparées au modèle GOT4.7 (3/4) Performances comparées au modèle GOT4.7 (3/4) Erreurs Erreurs de modélisationde modélisation aux marégraphes aux marégraphes

L’erreur de modélisation est plus faible en moyenne (13%) pour T-UGO 2D et plus homogène spatialement (40%)

GOT4.7 T-UGO 2D Unité en cm NB: Spectre de prédiction de T-UGO 2D plus complet (MN4,S4…)

Performances comparées au modèle GOT4.7 (4/4) Performances comparées au modèle GOT4.7 (4/4) Erreurs Erreurs d’omissiond’omission aux marégraphes aux marégraphes

Importance de prendre en compte un spectre complet , incluant les ondes non linéaires

…particulièrement sur le plateau

Les erreurs d’omission sont relativement importantes (e > 5cm), notamment en Manche (e >10cm)

rms(SLA|T-UGO 2D) – rms(SLA|

GOT4.7)

Unité en mProfondeur (m)

150 m

Histogramme par classes de profondeurs

Performances des corrections pour l’altimétriePerformances des corrections pour l’altimétrieEcart-type résiduel de la hauteur de mer (SLA) corrigéeEcart-type résiduel de la hauteur de mer (SLA) corrigée

0.15 +/- 0.06 cm

0.14 +/- 0.03 cm

Corrections de performance équivalentes au large

Amélioration sur le plateau ( profondeurs < 150 m)

Altimétrie: SLA X-TRACK

Méthode EnOI: Méthode EnOI: OI dans le domaine spectral (travaux Lyard)OI dans le domaine spectral (travaux Lyard) Covariances d’erreur de modélisation déterminées par méthodes Covariances d’erreur de modélisation déterminées par méthodes

d’ensemble (travaux Mourre, Letellier)d’ensemble (travaux Mourre, Letellier) Expérience:Expérience:

Marégraphes pélagiques

Assimilation Validation

Assimilation dans T-UGO 2DAssimilation dans T-UGO 2D (marée) (marée)

Points de croisement T/P Marégraphes indépendants

Expérience d’assimilation dans T-UGO 2D Expérience d’assimilation dans T-UGO 2D Résultats préliminairesRésultats préliminaires

Large

Ondes GOT4.7∆E

T-UGO-2D∆E

T-UGO-2D ASS∆E

K1K2M2N2O1P1Q1S2




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 Expérience d’assimilation dans T-UGO 2D Résultats préliminairesRésultats préliminaires

Côte

Ondes GOT4.7∆E

T-UGO 2D∆E

T-UGO 2D ASS.∆E

K1K2M2N2O1P1Q1S2


0.4 +/- 1.5 cm0.2 +/- 2.9 cm2.2 +/- 18.1 cm 0.4 +/- 3.0 cm0.3 +/- 1.6 cm0.2 +/- 0.6 cm0.2 +/- 0.5 cm0.7 +/- 7.0 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

ConclusionsConclusions

Ondes par ondes, les solutions hydrodynamique de Ondes par ondes, les solutions hydrodynamique de marée T-UGO 2D présentent des performances marée T-UGO 2D présentent des performances légèrement supérieures à celles du modèle GOT4.7 à légèrement supérieures à celles du modèle GOT4.7 à la côte, inférieures au large.la côte, inférieures au large.

Les prédictions de marée faites à partir des solutions Les prédictions de marée faites à partir des solutions hydrodynamiques T-UGO 2D sont hydrodynamiques T-UGO 2D sont plus réalistesplus réalistes et et de de meilleure cohérence spatialemeilleure cohérence spatiale, particulièrement , particulièrement sur le plateausur le plateau (H<150m), grâce à une meilleure (H<150m), grâce à une meilleure modélisation des ondes principales et un spectre plus modélisation des ondes principales et un spectre plus complet (ondes non linéaires en particulier).complet (ondes non linéaires en particulier).

L’assimilation de donnéesL’assimilation de données dans T-UGO 2D permet, dans T-UGO 2D permet, a posteriori, de se rapprocher des performances du a posteriori, de se rapprocher des performances du modèle global GOT4.7 au large et d’améliorer modèle global GOT4.7 au large et d’améliorer significativement les performances des solutions significativement les performances des solutions hydrodynamiques à la côte.hydrodynamiques à la côte.

BonusBonus

Estimée en comparant la prédiction du modèle (~30 ondes) à une prédiction issue d’une AHM faite sur 66 ondes

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 une prédiction issue d’une Analyse Harmonique Marégraphique (AHM) sur 66 ondes à une prédiction faite avec le spectre du modèle

Définitions et méthodesDéfinitions et méthodes

Qu’est ce qu’une prédiction de marée ?Qu’est ce qu’une prédiction de marée ? Reconstruction dans le domaine temporel du signal de marée total à Reconstruction dans le domaine temporel du signal de marée total à

partir des différentes harmoniques (spectre de prédiction). partir des différentes harmoniques (spectre de prédiction). Qu’est ce qu’uneQu’est ce qu’une erreur d’omission erreur d’omission ??

Erreur d’un modèle due à l’omission de certaines harmoniques dans le Erreur d’un modèle due à l’omission de certaines harmoniques dans le spectre de prédiction.spectre de prédiction.

Qu’est ce qu’uneQu’est ce qu’une erreur de modélisationerreur de modélisation ? ? Erreur d’un modèle due à une défaillance à reproduire des Erreur d’un modèle due à une défaillance à reproduire des

harmoniques du spectre de prédiction.harmoniques du spectre de prédiction.

Erreur totale:Erreur totale: erreur d’omission + erreur de modélisation. erreur d’omission + erreur de modélisation.

Amplitude de l’onde M2 (en couleur) et différence aux marégraphes

GOT4.7 T-UGO 2D

TG

∆Amplitude(cm)

∆Phase (degrés)

GOT4.7T-UGO

2DGOT4.7

T-UGO 2D

Aalesund Bergen Maaloy

Oscarsborg Oslo

Stavanger Tregde

Viker

-1.7-10.2 -0.2 -1.0 -1.7 -1.0 0.2 2.0

-1.0 1.70.9

-5.1-4.9 5.8-7.8-6.6

1.9-0.6 3.1

13.117.1-4.7 7.2-7.6

1.8 13.8 4.8

116.4114.8 10.5

119.4118.4

Moy.rms

-1.73.6

-2.14.7

3.78.5

5963

Retard de phase important de M2 pour T-UGO 2D au nord du domaine NEA

Performances comparées au modèle GOT4.7 (3.5/4) Performances comparées au modèle GOT4.7 (3.5/4) Erreurs Erreurs de modélisationde modélisation aux marégraphes aux marégraphes

Données marégraphiques disponibles

Elévation de marée (cm)

Elévation résiduelle (cm)

Elévation totale (cm)

La marée côtière sur le plateau européen La marée côtière sur le plateau européen

Marée ~ signal total Signal résiduel ~ 20% marée

Nombre de données

Signal total – (w+p) Signal résiduel

bathymétrie

Signal plus fort à l’ouest et en zone côtière

Signal résiduel plus fort sur les plateau

2 zones :- Plateau - Plein océan (> 3000 m)

Performances des corrections pour l’altimétriePerformances des corrections pour l’altimétrieGénéralitésGénéralités

SSH XtrackSSH Xtrack

GOT4.7 TUGOm-2D

TUGOm-2D - GO4.7 TUGOm-2D - GO4.7 / profondeurUnité en m

• Répartition géographique de l’erreur similaire

• T-UGOm plus performant que GOT4.7 en côtier

Profondeur (m)

• Résultats équivalents au large

• Amélioration sur le plateau de la mer du Nord (< 150 m)

150 m

Histogramme par classes de profondeurs

Performances des corrections pour l’altimétriePerformances des corrections pour l’altimétriePar rapport à l’analyse harmoniquePar rapport à l’analyse harmonique

estimation des performances du modèle de marée t-ugo 2d sur le plateau européen jérôme bouffard...

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