Systèmes d'analyse et de prévision océanique


 

 

L'altimétrie
au service de l'océanographie militaire /
Altimetry to serve military oceanography

 

 

Le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM) est un service de l'État, dépendant de la Marine Nationale, qui possède une double vocation : de service public et au service de la Défense.
Dans le cadre de sa mission au service de la défense, le SHOM conçoit, met au point et développe des systèmes d'analyse et de prévision océanique. Ces systèmes sont fondés sur deux composantes essentielles : les données et les modèles.
L'importance de la donnée altimétrique pour les systèmes de prévision océanique a été entrevue dès 1988, à l'occasion de la campagne d'étude ATHENA. Aujourd'hui, elle constitue l'une des clés de voûte du système SOAP (Système Opérationnel d'Analyse et de Prévision), premier système opérationnel mis en œuvre chaque semaine, par le SHOM, au profit de la Marine.

 

Extrait de prévision SOPRANE / SOPRANE forecast

 

Bâtiment hydrographique / hydrographic vessel
"LAPEROUSE"

 The French Naval Hydrographic and Oceanographic Service (SHOM) is a governmental agency, under the authority of the Naval Chief of Staff, which has a twofold vocation : public service and defence service.
As part of its defence service commitment, the SHOM designs, tunes and develops oceanic nowcast and forecast systems. These systems rely on two essentials components : data and models.
The importance of altimetric data for oceanic forecast systems has been anticipated in 1988, during the ATHENA survey. Today, it is one of the indispensable cornerstone of the SOAP system, first operational system, operated every week by SHOM, for the benefit of the French Navy.

 

 

GENERALITES / GENERAL POINTS

 

 

Les prémices du projet SOAP remontent à 1991. L'objectif initial a été de démontrer la faisabilité d'un système de prévision océanographique méso-échelle assimilant des données altimétriques. Ce concept a été validé lors d'une expérience en vraie grandeur menée sur la région Açores/Madère/Canaries en octobre 1993, puis de façon continue d'août 1994 à juillet 1997.
A la suite de cette expérience, la Marine a décidé le lancement du programme SOAP en 1997.
Depuis le mois d'avril 1998, un premier prototype du projet SOAP, le système SOPRANE, délivre aux forces, chaque semaine, un bulletin océanographique couvrant l'Atlantique Nord-Est.
En septembre 2001, un second prototype plus performant entrera en service sur une zone plus large couvrant l'Atlantique Nord Est, la Méditerranée et l'Océan Indien Nord Ouest.
L'intégration d'un modèle de nouvelle génération (équations primitives) permettant de fournir des prévisions de qualité nettement meilleures est actuellement à l'étude.

 

SOAP project beginnings go back in the early 90's. The first aim was to demonstrate the feasibility of a mesoscale oceanic forecast system, assimilating altimetric data. This concept has been approved in pre-operational situation during a survey in an area between Azores, Madeira and Canaries, and during 1994 August to 1997 July period.
After this experiment, the French Navy decided SOAP program's launching in 1997.
Since April 1998, SOPRANE, SOAP first prototype, has been broadcasting continuously, a weekly North-East Atlantic oceanographic bulletin to naval forces.
In September 2001, a second prototype will follow, extending the covered area to the Mediterranean Sea and North-West Indian Ocean.
At the moment, the integration of a new generation model (primitive equations), which will ensure better forecasts, is being studied.
LE ROLE DE L'ALTIMETRIE LES ZONES SOAP / SOAP AREAS

Tout comme pour la météorologie, l'observation est indispensable pour consolider les systèmes de prévision océanographique.
SOAP exploite aujourd'hui les données des satellites TOPEX-POSEIDON et ERS-2 et, dès leur entrée en service, il utilisera celles des satellites JASON et ENVISAT.
L'observation directe, au moyen de l'altimétrie, des fronts et tourbillons océaniques de méso-échelle (env. 100 km de rayon) est précieuse pour les systèmes de prévision comme le système SOAP. En effet, ces structures océaniques ont un impact important sur la propagation acoustique et donc sur les performances des SONARS.

 

 

 

L'observation altimétrique - NASA/GSFC

ALTIMETRY FUNCTION

 

As for meteorology, observations are essential to consolidate oceanic forecast systems.
Today, TOPEX/POSEIDON and ERS-2 satellite's data are assimilated by the system. As soon as JASON and ENVISAT data will be available, SOAP will also use them.
Altimetric direct observations of meso-scale (nearly 100 km) fronts and eddies are invaluable for oceanic forecast systems. These oceanic structures indeed have an important impact on sound propagation and so, on Sonar's performance.

 

LE SYSTEME SOAP / SOAP SYSTEM

 

 

Dès leur mise à disposition, le mardi soir, les données altimétriques sont assimilées par le modèle de prévision océanique.
Les sorties du modèle sont ensuite expertisées, le mercredi, par des ingénieurs et des marins du SHOM afin de réaliser des produits opérationnels mettant en évidence les propriétés acoustiques du milieu.
Ces produits sont ensuite diffusés, le jeudi, vers les forces.
L'utilisation essentielle de ces produits est la prévision des performances des SONARS utilisés par les bâtiments de la Marine en lutte sous la mer.
A court terme, le recours à des techniques de modèles locaux à très haute résolution imbriqués dans des modèles de bassin permettra d'améliorer la performance des prévisions sur les zones d'intérêt prioritaire de la Marine.

 As soon as they are available, on Tuesday evening, altimetric data are assimilated by an oceanic forecast model.
Models outputs are then analysed and validated, on Wednesday, by SHOM's engineers and Meteo-Oceanographer petty officers, in order to realize operational products which point out environment acoustic features.
On Thursday, these products are diffused to the Forces. Navy ship at sea use them to assess their Sonars performances in underwater warfare.
In a near future, the use of high resolution nested models within basin-scale models will improve quality of the oceanic forecast over areas of primary interest for the French Navy.

 

CHRONOLOGIE DES OPERATIONS / OPERATIONS SCHEDULE

 

 

PERSPECTIVES / FUTURE PROSPECTS

 

Même si le système SOAP est aujourd'hui opérationnel, il reste encore de nombreuses améliorations à y apporter :
· En assimilation de données, il s'agira tout d'abord d'exploiter un plus grand nombre d'informations de natures variées (température de surface, mesures de flotteurs dérivants, …)
· Le modèle va également évoluer via le projet MERCATOR. Un modèle aux équations primitives remplacera le modèle actuel aux équations quasi-géostrophiques et des modèles imbriqués permettront d'obtenir une meilleure précision dans certaines zones prioritaires et d'étendre la couverture des modèles aux zones de petits fonds.
· De nouveaux produits à valeur ajoutée mieux adaptés aux besoin des utilisateurs seront conçus.
Le prochain défi des systèmes de prévisions océaniques est ainsi l'amélioration globale des performances (précision, couverture géographique, prévision dans la bande côtière).
Pour mener à bien ces défis, les océanographes auront besoin de données altimétriques nombreuses, précises et pérennes.
 Le projet MERCATOR

Mercator est un projet civil d'océanographie opérationnelle né de la volonté de 6 organismes: le CNES (Centre National d'Études Spatiales), le CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), l'IFREMER (Institut Français de recherche pour l'exploitation de la mer) , l'IRD (Institut de Recherche et de Développement), Météo-France et le SHOM. Il s'inscrit dans le cadre du programme international GODAE (Global Ocean Data Assimilation Experiment), dont il représente la participation française, et vise à proposer une modélisation océanographique globale de l'océan pour 2003 et une modélisation à haute résolution de l'Atlantique Nord et de la Méditerranée en 2002.
Le projet SOAP est en phase avec le programme Mercator sur lequel il doit s'appuyer pour bénéficier des prévisions océaniques globales nécessitant de grosses capacités de calcul et d'analyse.

MERCATOR project

Arisen from the will of six partners (CNES, CNRS/INSU (the French scientific research centre's national institute for universe sciences), IFREMER (the French institute of marine research and exploitation), IRD (the French development research institute), the Météo France weather service and the SHOM), MERCATOR is a civilian project of operational oceanography. It represents the French participation of the international program GODAE (Global Ocean Data Assimilation Experiment), and aims to propose a global ocean oceanographic modelling for 2003 and a North Atlantic Ocean and Mediterranean Sea high resolution modelling for 2002.
SOAP project is in phase with MERCATOR program on which he should lean to benefit from global oceanic forecasts requiring huge calculation resources and high level analysis capacities.

Still, several improvements can be brought to the present operational SOAP system:
· In data assimilation , a larger number of data sources (sea surface temperature, measures of drifting buoys, …) should be exploited.
· Modelling capabilities are also going to evolve with the MERCATOR project. A primitive equations model will soon replace the current quasi-geostrophic model and nested models will allow to obtain a better precision in certain priority zones and to extend model cover to shallow water.
· Finally, new added value products will allow to better satisfy our customers.
So, the next challenge of the oceanic forecasting is the global improvement of the systems performances (precision, geographic cover and shallow water models).
This level of achievement will require numerous, precise and long-lasting altimetric data.

 

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Contacts projet stratégique SOAP
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EPSHOM/CMO/BRESM
42, avenue Gaspard Coriolis
31057 Toulouse Cedex - FRANCE
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Téléphone : 05 61 43 35 20
Télécopie : 05 62 14 06 10
Messagerie : soap@soprane.meteo.fr
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Contacts / Useful Addresses

 

Direction du SHOM
3, rue Octave Gréard-Paris 7ème
BP 5-00307 ARMEES
FRANCE
Tél : 33-(0)1-44-38-41-16
Fax : 33-(0)1-40-65-99-98

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Établissement principal du SHOM
BP 30316
29603 BREST CEDEX
FRANCE

Tél : 33-(0)2-98-22-08-61

Fax : 33-(0)2-98-22-12-08

 

 

Lancement du satellite JASON-1

 

www.shom.fr

 

 

 



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