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Appel d'Offres du Groupe Mission Mercator/Coriolis 2006GIP Mercator Océan et Projet CoriolisCnes, CNRS/Insu, Ifremer, Ipev, IRD, Météo-France, Shom
Accéder aux versions PDF de : Date limite de dépôt : 6 octobre 2006
1 IntroductionL’océanographie opérationnelle a pour ambition d’élaborer des systèmes intégrés d’analyse et de prévision utiles à la caractérisation de l’environnement marin sous toutes ses formes (physique, biogéochimique, écosystémique, optique, acoustique ...), de l'échelle du bassin côtier à celle du globe. Le développement de l’océanographie opérationnelle au cours des 10 dernières années a bénéficié d’une mobilisation forte de la communauté scientifique, et s’est concrétisé en France par la structuration du Groupement MERCATOR OCEAN et du projet CORIOLIS qui lui est associé. La mission du Groupement MERCATOR OCEAN consiste à développer, mettre en place et exploiter un système opérationnel d'analyse et de prévision de l'océan global. MERCATOR fournit chaque semaine des analyses et prévisions de l’état physique des océans. CORIOLIS collecte et met à disposition des jeux de données in situ destinés à l’utilisation temps réel et au suivi climatique à long terme. Le lecteur est invité à se reporter aux sites Web de MERCATOR (www.mercator-ocean.fr) et CORIOLIS (www.coriolis.eu.org) pour une présentation complète des projets ainsi que pour accéder aux produits. Conjointement au programme JASON (observation altimétrique), CORIOLIS (observations in situ) et MERCATOR (modélisation et assimilation) sont la contribution française à GODAE (Global Ocean Data Assimilation Experiment), première expérience internationale d'océanographie opérationnelle. Le Groupe Mission MERCATOR/CORIOLIS, constitué des équipes sélectionnées par l’Appel d’Offres annuel, accompagne les activités scientifiques de MERCATOR et CORIOLIS et participe à la validation scientifique des produits. Ce partenariat, indispensable au développement de MERCATOR et CORIOLIS, contribue à l’orientation des choix scientifiques adoptés au sein des projets et à l’amélioration continue des produits MERCATOR et CORIOLIS en réponse aux besoins de la communauté recherche utilisatrice. Le présent Appel d'Offres a pour objet la mise en place et le soutien des recherches d'accompagnement qui sont jugées nécessaires par MERCATOR et CORIOLIS, à ce stade de leur développement. Les projets de recherche à vocation plus générique qui concernent des thématiques déjà couvertes par le programme LEFE de l’INSU, seront soumis à l’Appel à Propositions correspondant. Afin de mieux répondre aux objectifs futurs de MERCATOR et au besoin d’un partenariat renforcé avec la communauté scientifique, les projets sollicités en 2006 seront construits selon l’un des deux formats suivants :
Les équipes sélectionnées seront tenues d'assurer tous les échanges nécessaires avec les membres concernés de l'équipe de MERCATOR ou CORIOLIS. Outre ces diverses rencontres spécifiques, le Groupe Mission MERCATOR/CORIOLIS organisera annuellement des assemblées plénières durant lesquelles il sera demandé aux équipes retenues de présenter la synthèse de leurs travaux. Il leur sera aussi demandé de rédiger en anglais une note de synthèse de leurs travaux qui sera publiée dans la Lettre trimestrielle de Mercator-Océan. Les propositions seront évaluées selon les critères de leur qualité scientifique intrinsèque et de l'adéquation aux besoins opérationnels des projets incluant les contraintes de calendrier. Il est demandé aux équipes ayant répondu à un des précédents Appels d’Offres du Groupe Mission ou à un Appel à Propositions du programme LEFE, de situer leur présente demande dans le contexte de leurs travaux antérieurs. Pour tout renseignement général concernant le présent Appel d’Offres contacter Pierre Brasseur (), ou plus spécifiquement pour des questions liées à MERCATOR Fabrice Hernandez () ou les scientifiques suivants à CORIOLIS (, , , ). 2 Appel d'Offres 20062.1 Thématiques prioritaires pour les Projets d’Action CibléeLes résultats obtenus dans le cadre de ces projets devant être directement transposables au système MERCATOR, il est recommandé que les propositions reposent sur des configurations utilisées par l’équipe projet. Le Groupement MERCATOR OCEAN favorise pour cela un accès des équipes sélectionnées aux algorithmes utilisés par l’équipe projet. En particulier, la nouvelle configuration MNATL4 basée sur OPA9, qui sert de banc d’essai, tant pour les futurs aspects opérationnels que pour une partie des travaux de R&D, peut être mise à disposition des équipes qui en font la demande. 2.1.1 ModélisationDéveloppement et évaluation de nouveaux schémas numériques ou modèles pour la paramétrisation du mélange, de la dissipation et de la topographie, les échanges air/mer et la prise en compte de forçages à haute fréquence, et leur applicabilité aux configurations MERCATOR.
2.1.2 Assimilation
2.1.3 Données de forçage, utilisation de nouvelles données
2.1.4 PrévisibilitéLa notion de prévisibilité est un concept important en océanographie qui est amené à prendre de l’importance dans le futur, notamment par le biais de la prévision océanique d’ensemble. De nouveaux besoins apparaissent en lien avec ce domaine :
2.1.5 Validation et valorisation des produits MERCATORLes configurations et produits disponibles sont indiqués en annexe. Ce thème comprend:
2.1.6 Données in SituEn vue d'une utilisation opérationnelle, les données collectées par CORIOLIS doivent être qualifiées et leur utilisation mieux maîtrisée. Les sujets d'étude proposés couvrent les domaines suivants avec cette année un thème prioritaire :
2.1.7 Contribution au réseau ARGO / CORIOLISLe présent Appel d’Offres vise à sélectionner des équipes pour le déploiement, la validation, et l’utilisation scientifique de lots de flotteurs profilants. L’objectif de ces déploiements est de contribuer au réseau mondial d’observations pour l’océanographie opérationnelle, tout en apportant un moyen nouveau d’investigation pour des recherches océanographiques. Les propositions qui s’intègrent dans des programmes nationaux tels que le programme LEFE et ses actions thématiques seront particulièrement bien reçues. Les propositions devront clairement identifier leur complémentarité par rapport aux déploiements prévus dans le cadre international du projet ARGO. Les propositions devront tenir compte des contraintes suivantes:
La partie logistique de la demande devra expliciter la stratégie et le calendrier de déploiement, les éventuelles coordinations scientifiques, techniques ou internationales. Les personnels scientifiques et techniques affectés à ce projet devront être identifiés et le coût financier (équipements, fonctionnement, missions, à l’exclusion de salaires) devra être précisé, aussi bien pour les pré-études, la phase de déploiement, que la période d’exploitation des données. Le projet CORIOLIS dispose par ailleurs d'un lot de sondes XBT à lancer dans des zones souséchantillonnées. Dans le cadre du présent Appel d'Offres des demandes peuvent être déposées pour obtenir des sondes afin d'échantillonner des régions peu couvertes par d'autres mesures, lors de transits par exemple. 2.2 Thématiques affichées en 2006 pour les Projets en Partenariat Renforcé (PPR)Les thématiques affichées pour les Projets en Partenariat Renforcé sont détaillées ci-dessous. De nouvelles thématiques seront affichées pour les années futures en fonction des domaines déjà couverts et des besoins réactualisés de MERCATOR. En particulier, les thématiques qui concernent l’interfaçage hauturier/côtier et les interactions océan/atmosphère sont prévues pour affichage en 2007. 2.2.1 Réanalyses de la variabilité océanique récenteL’élaboration de réanalyses océaniques pluri-annuelles (couvrant les 50 dernières années, avec un intérêt plus marqué pour les 15 dernières années), qui correspond à un des objectifs prioritaires de MERCATOR pour les années futures, constitue un pivot privilégié entre les communautés scientifique et opérationnelle. La configuration nominale préconisée pour ces réanalyses est la configuration ORCA025_LIM complétée par un système d’assimilation ad hoc. Les travaux sollicités sur cette thématique pourront concerner l’amélioration des outils nécessaires aux réanalyses, leur mise en oeuvre pour la réalisation des simulations, la qualification des expériences pluriannuelles et leur exploitation à des fins scientifiques. Plusieurs types de ré-analyses seront envisageables (avec différents types de données, sur différentes périodes, bassins ...) en fonction des utilisations qui en seront faites. L’utilisation de ces ré-analyses dans le cadre d’applications connexes (initialisation d’expériences couplées océan/atmosphère, simulations de traceurs géochimiques, halieutiques ...) pourra également faire partie intégrante du projet. Le lien avec CORIOLIS pour la définition du besoin de données climatologiques et en temps différé pour ces réanalyses sera également abordé. 2.2.2 Système d’assimilation pour l’océan global à haute résolutionLes systèmes d’assimilation représentent un maillon essentiel des outils d’analyse et de prévision océanique opérationnels. La démarche adoptée par MERCATOR au cours des dernières années repose sur le déploiement d’une hiérarchie de systèmes d’assimilation de complexité croissante, avec le système SAM-1 dérivé de l’outil d’interpolation optimale SOFA, le système SAM-2 dérivé du filtre SEEK et le système d’assimilation variationnelle SAM-3 basé sur OPA-VAR. Bien que ces trois systèmes soient aujourd’hui fonctionnels dans diverses configurations MERCATOR, aucun d’entre eux n’est idéalement adapté à une configuration océanique globale à haute résolution. L’objectif de ce projet sera donc de mener les développements méthodologiques, algorithmiques et applicatifs nécessaires à l’élaboration d’un système d’assimilation multi-varié performant, en vue d’une mise en oeuvre dans une configuration globale à haute résolution (au 1/4%, puis à terme au 1/12°). Les performances du système d’assimilatio n devront être analysées en terme de représentation des processus dynamiques élémentaires de la circulation (convection, couche de mélange océanique ; phénomènes propagatifs dans la bande équatoriale ; méso-échelle ; mécanismes d’upwellings etc.). Pour atteindre cet objectif, l’exploration de stratégies « multi-échelle » ou hybrides, combinant par exemple une approche variationnelle dans un modèle à basse résolution (ORCA2) et séquentielle dans un modèle à moyenne échelle (NATL4), sera encouragée. La transition progressive des outils d’assimilation vers le modèle NEMO devra également être prise en compte dans le projet. 2.2.3 Composante « Ecosystèmes et Biogéochimie Marine »L’accrétion d’une composante biogéochimique aux systèmes opérationnels existants constitue un enjeu important pour MERCATOR, à la fois du point de vue des recherches qui concernent le cycle du carbone et les écosystèmes marins et de la diversité des applications « aval » potentielles. L’objectif de ce projet sera de permettre à MERCATOR de se doter, dans un délai relativement court, d’un sous-système performant dédié au suivi (en temps réel ou légèrement différé) les propriétés écosystémiques de l’océan à échelle globale. Pour atteindre cet objectif, les proposants sont invités à considérer les besoins suivants : amélioration et optimisation des modèles physico-biogéochimiques (LOBSTER, PISCES ...) en vue de leur mise en oeuvre dans des modèles de bassin à haute résolution ; amélioration des modèles physiques et de leurs forçages en vue du couplage physico-biogéochimique ; développement de nouveaux schémas d’assimilation de données de couleur de l’eau ; élaboration de stratégie de validation et de « métriques » adaptées à la biologie ; imbrication régionale de modèles biologiques à haute résolution dans les configurations MERCATOR nominales, ... 2.2.4 Indicateurs à partir des données CORIOLIS et des résultats des modèles MERCATORL’océanographie opérationnelle fournit les informations de base nécessaires au développement d’une capacité de surveillance et d’évaluation systématique de l’état du milieu marin de la zone maritime. Il faut pour cela être en mesure de traduire les masses de données considérables issues des modèles MERCATOR et des données CORIOLIS en indicateurs synthétiques et compréhensibles. La détermination des indicateurs les plus pertinents requiert toutefois un large champ de compétences scientifiques, qui pourraient être mobilisées au sein d’un PPR. L’objectif d’un tel projet serait d’identifier une base d’indicateurs à partir des produits MERCATOR, et pouvant être calculés en continu. Sont plus particulièrement visés les indicateurs permettant de caractériser l’état de l’océan et ses régimes (« Ocean Climate Monitoring »), les indicateurs océaniques pour le climat (phénomènes couplés ou le facteur océanique est déterminant), les indicateurs associés aux écosystèmes (évolution de l’écosystème causé par une évolution du milieu ambiant océanique), enfin, ceux permettant des prises de décisions en terme de gestion et de sécurisation du milieu maritime et des champs d’applications associés, lors de périodes de crise. 2.2.5 Optimisation de réseaux d’observation et études d'impact dans le système MERCATORL’existence et la pertinence des réseaux d’observations océaniques présents et futurs constituent un enjeu technique et scientifique clé de l’océanographie opérationnelle. Elle s’y appuie nécessairement pour garantir le réalisme de ses estimations et prédictions. L’optimisation des réseaux d’observation et la validation des stratégies d'échantillonnage sont donc des besoins permanents de l’océanographie opérationnelle. Inversement, les systèmes d’océanographie opérationnelle constituent des outils potentiellement accessibles à la communauté pour évaluer la pertinence de futurs réseaux d’observations. Des études sont sollicitées, ayant pour objectif l’amélioration de la stratégie de mesure par les flotteurs ARGO, mouillages, XBT/XCTD, bouées dérivantes, salinité etc. (complémentarité, zones d’intérêt en particulier intérêt de mesures eulériennes dans des régions clés, échantillonnage temporel, etc.). Ces études pourront être menées en vue des objectifs d'assimilation temps réel de MERCATOR, mais également pour les réanalyses et des études climatiques. D’autre part, des études d’impact menées directement sur les systèmes MERCATOR (ou équivalents) sont encouragées :
3 Configurations et produits MERCATORLe projet MERCATOR exploite, en temps réel et en mode R&D les configurations d'océan suivantes:
Les produits MERCATOR disponibles en 2006 incluent:
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