LEGOS groupe de travail :processus à méso et à sub-méso-échelle

Thématiques scientifiques dans le cadre des nouveaux observations spatiales (altimétrie, couleur

de l'eau, ...), in-situ et de la modélisation à haute résolution, pour les processus côtière ou au large

Workshop : Towards High-Resolution of Ocean Dynamics and Terrestrial Surface Waters from Space

21 – 22 October 2010, Lisbon, Portugal

Carl Wunsch : • Key point 1 : new oceanographic instruments working on

previously unmeasured time or spatial scales, have led to surprising, sometimes startling, discoveries that were not predicted.

• Key point 2 : experience strongly suggests that models must be tested against observations on all time and space scales. One of the major issues facing oceanography is that high resolution models become fundamentally untestable, so we need more repeated observations at finer space and time scales.

Groupe de discussion / axe transversale :

Dynamique océanique à haute résolution

- problématique côtière - régionale

Equipe ECHO traite les processus continentales à haute résolution ?

Extension de l’axe vers la continuum océan-continent … océan régional - côtier – littoral – estuaires – débit des fleuves ?

WINTER SUMMER

Nouvelles observations 2014-2018

Observations de la couche de mélange Observations des structures plus profondes

Courants de surfaceHF radar, ADCP, drifters

Wavemill (ESA)

Traceurs : • SST AVHRR, Thirsty, VOS

• SSS SMOS, Aquarius, ORE-SSS

• Couleur de l’eau

Altimétrie : SSH & courants géostrophiques

Nadir – SAR & LRMSentinel-3, Jason-3

SWOT : SAR interférométrieMesures : 1 km, Bruit 1 cmProcessus : 15 km.

In-situArgo, gliders,

mouillages

SWOT : Surface Water Ocean Topography

Launch in 2020! Non-sun-synchronous orbit

Global observations – exact repeat 21 days (2-4 swath repeats)

• Sea surface height on 1 km grid

• Sea surface slope on 1 km grid > horizontal geostrophic velocities !

• noise at 1.5 cm2/cyc/km

=> Effective résolution ~15 km

THIRSTY mission : TIR mission at very high horizontal resolution

Collaboration JPL/CNES based on previous MISTIGRI and HyspIRI missions Summary of main specifications of THIRSTY

• revisit 3 days (orbit : 665 - 775km)• Spatial resolution 60m (preferred) – 80m (fallback)

(over continents, coastal ocean, continental water)(up to 1 km for open ocean)

• Overpass time : 13:00 (preferred)• Global coverage with ground swath (600-900km)• TIR bands : 7 bands in TIR, bandwidth : 1 µm, 1 band

in the MWIR+5 VNIR bands :blue, green, red, NIR1, NIR2

• Launch year: 2020-2022

res=6 km

res=0.75 km

Modelled SST fields in the California Upwelling System: zooms of the black box at 6 and 0.75 km resolutions (Capet et al., 2008)

Grands thèmes pour la communauté SWOT, et LEGOS …

• Compréhension des mécanismes dynamiques entre la couche de mélange et la couche supérieur, qui impact sur le SST, SSS, SSH, et courants de surface (dynamique interne, CMO, ondes internes, ondes de la marée, impact des vagues, …) Confrontation modèle-obs

• Compréhension de la physique de la mesure de SSH-altimétrie, SST, couleur de l’eau, de 1 km, 100 km, 1000 km, et sa réponse à ces mécanismes dynamiques. (Effective résolution des modèles et des données). Observations multi-capteur => physique différent

• Comment extrapoler ces mesures ponctuels en surface pour obtenir la circulation supérieur en 2D ou 3D (u, v, w)? (techniques statistiques, dynamiques, eulerien, lagrangien. Modèles du CMO avec forçage en surface et info sur la stratification - Argo?)

• Régions spécifiques de CalVal … Données spatiales pour valider les modèles, données in-situ pour valider les obs spatiales…

LEGOS bien positionné pour contribuer …ECOLA, OLVAC, DYNBIO, … ?

• Fort contribution en modélisation régionale à HR : ROMS, Symphonie, NEMO 1/36°…

• Interactions circulation- marée avec TUGO-3D, Symphonie

• Couplage circulation – vagues en développement

• Techniques d’inversion de données spatiale pour dériver les structures à méso et à fine échelle (suivi de tourbillons, advection lagrangien, détection de structures en surface & subsurface, cascade d’echelles w couleur de l’eau/SST/altimétrie, …

• Campagnes in-situ à haute résolution (gliders, campagnes)

Objectives de cet axe :

1) Groupe de discussion régulière (1er en janvier, 2ieme … aujourd’hui!)

2) Collaboration sur les chantiers régionales?

Inference of super resolution oceanic dynamics

Use the microcanonical cascade to degrade the resolution of a super resolution image through wavelets [PhD C. Pottier 2006, Pottier et al., 2008]

Use available information at high resolution on the currents fields [Sudre et al. LOFE 2013]

Propagate this information via the microcanonical cascade towards super resolution

Obtention of the currents field at the resolution of the image [Yahia et al., Pattern Recognition 2010, Sudre et al., submitted]

Collaboration sur les chantiers du LEGOS… métropole / AirSWOT

Ocean campaigns- 1. Assess the AirSWOT observability of mid-latitude mesoscale &

submesoscale dynamics.

2. Assess the AirSWOT observational capacity under different wave & internal tide conditions. Flights w Lidar or Kuros/CFOSAT wave obs

3. Assess the AirSWOT capability to detect & monitor coastal river plumes

1) US Ocean Campaign (California Current - Monterey) : checkout flight 2014

Jason2Cryosat2AltiKa

3) Golfe de Gascogne : science campaign 2017?

2) NW Med: validation campaign 2015/16?

1

2

3

Autres chantiers pour collaboration ?(avec modèles HR 1/36° & campagnes)

• EBUS – Perou? Benguela ?

• Tropiques => Indo-Pacifique – Mer de Solomon

• Courant de bord ouest, fort EKE… ?• Interaction estuaire – côtière-régionale

(Amazone, Baie de Bengale, Gironde, …)• Interaction glace-océan … Arctique? Terre Adélie?

Axe de discussion « HR/spatiale »Comment avancer ???

Thèmes de discussion bimensuel :- Avancés récents dans la modélisation/dynamique CMO –

tourbillons- Avancés récents dans les techniques d’interpolation-

extrapolation de données HR. (Workshop SWOT, 16 juin ‘14)- Dynamique des EBUS- Dynamique des échanges cote-littoral-estuaires

- Regrouper avec l’axe EBUS, ou rester séparer ?- Former un axe séparé pour les discussions cote-littoral-

estuaires, ou inclure dedans?

Present context

• No known competitive mission at the 2020 horizon (…and after)

For SST and Ocean Color at high horizontal resolution

Instrument satellite VNIR-SWIR bands

Spectral Res. TIRbands

Spectral Res. Revisit Life time

ASTER TERRA 9 0.52-2.43 15-30 m 5 8.12-11.65 90 m 16 1999 →

Landsat 8 (LDCM)

9OLI instr

0.43-2.29 15-30 m 2 TIRS instr

10.6-12.5 100 m 16 2013 →

MODIS TERRA/AQUA

20 4.05-2.155 250-500 m 6 MWIR + 9 TIR

3.66-6.897.175-14.38

1 km 1-2 1999 →

Sentinel-2 13 0.44-2.19 10-60 m NO NO NO 5-10 2014 →2015 →(7-12 years→…)

Sentinel-3 6 (OLCI) Ocean color 0.39-1.04

300 m SLSTR(LST, SST)

5 MWIR-&TIR+6 VNIR0.56-12.5

1 km 5-10 2014 →2015 →(7-12 years→…)