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Marée océanique - FES2012

FES2012 est une version des modèles de marée FES (Finite Element Solution) développée en 2012. FES2012 est une version complètement révisée des solutions de marée globales hydrodynamiques initiées au début des années 90 par Christian Le Provost. Ce modèle a été développé, implémenté et validé par le LEGOS, Noveltis et CLS dans le cadre d'un projet financé par le Cnes.
Cette version s'appuie sur une série temporelle altimétrique plus longue, une amélioration des techniques d'assimilation et de modélisation des données et une bathymétrie plus précise. Des efforts particuliers ont été consacrés pour prendre en compte les marées non-linéaires les plus conséquentes et pour calculer avec précision les courants de marée.

FES2012 est basée sur la résolution des équations barotropes de marée (modèle T-UGO) dans une configuration spectrale.

Une nouvelle bathymétrie mondiale à haute résolution a été construite, et une nouvelle grille globale d'éléments finis (~ 1,5 millions de nœuds) est utilisée conduisant à une solution "libre" deux fois plus précise (i. e. indépendante de données in situ et de télédétection) que la version FES2004 . Puis l'exactitude de cette solution "libre" a été améliorée par l'assimilation des données altimétriques  (Topex/Poseidon, Jason-1, Jason-2, ERS-1, ERS-2 et ENVISAT) grâce à une meilleure méthode d'assimilation. La solution FES2012 montre une amélioration forte par rapport à FES2004 et GOT4V8, en particulier dans les régions côtières et les plateaux continentaux et bien qu'aucun marégraphe n'ait été assimilé.

32 composantes de marée sont réparties sur une grille 1/16° (amplitude et phase). 

Les effets de charge correspondants n'ont pas été calculés pour FES2012, ainsi les utilisateurs doivent utiliser l'effet de charge GOT4V8 pour être entièrement compatible avec la construction de l'atlas FES2012.

Un nouvel algorithme de prédiction est distribué afin de fournir des hauteurs et des courants de marée à n'importe quel endroit de l'océan mondial. Ce nouveau code permet de calculer 11 autres constituants haute fréquence sont pris en compte par le biais d'une méthode d'assimilation spécifique et environ 100 ondes de marée long-période d'équilibre sont calculées.

Validation avec la marégraphie et l'altimétrie:

  
 

Differences complexes avec les marégraphes pour l'onde M2 (gauche) et l'onde K1 (droite). Ces graphes montrent l'amélioration du modèle FES2012 par rapport aux autres modèles de marée en côtier et sur les plateaux continentaux, les différents modèles étant similaires en plein océan. Credits LEGOS/Noveltis/CNES/CLS. 

 
  
 

Comparaison avec quelques modèle globaux sélectionnés sur une série de marégraphes de plateau. Credits "Accuracy Assessment of Global Ocean Tide Models", D. Stammer, R.D. Ray, O.B. Andersen, B.K. Arbic, W. Bosch, L. Carrere, Y. Cheng, D.S. Chinn, B.D. Dushaw, G.D. Egbert, S.Y. Erofeeva, H.S. Fok, J.A.M. Green, S. Griths, M.A. King, F.G Lemoine, S.B. Luthcke, F. Lyard, J. Morison, M. Muller, L. Padman, J.G. Richman, J.F. Shriver, C.K. Shum, E. Taguchi, Y.Yi, Soumis à Reviews of Geophysics en février 2014.

 

 
  
 

Réduction de variance aux points de croisement pour Jason-2 (gauche) et Envisat (droite) en utilisant la nouvelle solution de marée FES2012 au lieu de FES2004. Credits LEGOS/Noveltis/CNES/CLS.

 

Principales différences entre FES2012 et FES2004

  • le maillage de la grille (~1.000.000 points contre ~1.500.000 points)
  • nouveau schéma d'assimilation
  • nouvelle bathymetrie globale incluant les données globales et régionales les plus récentes
  • nouvelles lignes de côtes en Antarctique
  • prise en compte de la couverture de glace dans les régions polaires
  • nouvelles données altimétriques assimilées (Topex/Posedion, Jason-1, Jason-2, ERS-1, ERS-2 et Envisat): points de croisements et données le long de la trace
  • seulement 3 marégraphes ont été assimilés pour améliorer localement la solution de marée
  • plusieurs ondes non linéaires hydrodynamique ajoutées: M4, M6, M8, MN4, MS4, MKS2, N4, S4, MSf (grand bénéfice pour les zones cotières)
  • onde S2 bénéficie d'un forçage atmosphérique calculé par ECMWF 3h-DCDA-analysis
  • 5 ondes hydrodynamiques de longues période utilisées: Mf, Mm, Mtm, Msqm, Ssa (et retirée de l'algorithme de marée longue période de Cartwright)
  • code de prédiction entièrement révisé et optimisé pour prendre en compte les nouvelles ondes et les effets de charge (routines C)
  • nouvelle résolution de la grille (1/16° contre 1/8°)
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