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Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique (DS01) 2017
Projet BOOST-SWOT

Vers des produits de la circulation océanique de surface à la résolution kilométrique : exploitation de la future mission altimétrique SWOT

De nombreuses applications océanographiques et opérationnelles exploitent des cartes (grilles régulières) de niveau de la mer (SSH) et des variables associées comme les courants. Générer ces cartes est au coeur du projet DUACS (Data Unification and Altimeter Combination System), mené depuis près de 20 ans par la société Collecte Localisation Satellites (CLS, Toulouse) en partenariat avec le CNES. Le système DUACS, unique au monde, transforme des observations altimétriques au nadir en produits océanographiques intégrés. Plus de 6000 utilisateurs sont recensés à ce jour.

Le système DUACS actuel est conçu pour des constellations de 2 à 4 altimètres nadir. Il est basé sur une interpolation statistique et statique des données de SSH, et produit des cartes de SSH au 1/4° qui résolvent les échelles supérieures à 200 km. Des travaux récents ont cependant révélé un rôle climatique majeur d'une dynamique de surface de fine échelle, qui motivent l'élaboration de produits de plus haute résolution. Incidemment, la mission Surface Water and Ocean Topography (SWOT), en préparation pour 2021, fournira des images larges de 120 km de SSH à une résolution kilométrique, ouvrant la voie à des produits de résolution bien supérieure à aujourd'hui.

Modifier le système DUACS pour augmenter sa résolution et incorporer SWOT est ambitieux, étant données les propriétés de SWOT: haute résolution spatiale, faible résolution temporelle, mesure bruitée, grande masse de données. L'équipe scientifique SWOT s'accorde globalement sur le fait que la prochaine génération d'algorithmes d'élaboration de produits altimétriques impliquera des Modèles Numériques de la Circulation Océanique (MNCO) au lieu de l'interpolation statique. Cela revient à introduire de l'assimilation de données (AD) dans le système DUACS.

Le projet vise à développer des approches basées sur des MNCO et des méthodes d'AD pour améliorer la résolution spatiale des produits altimétriques, en vue d'y incorporer SWOT. La stratégie est (i) de mettre en place un cadre de travail incluant des données SWOT simulées, du débruitage de données, et des métriques d'évaluation ; (ii) d'identifier le MNCO optimal pour la fusion des données altimétrique, SWOT compris ; (iii) d'examiner et mettre en oeuvre le système MNCO/AD approprié ; (iv) d'évaluer et comparer le système développé au système DUACS actuel ; et (v) de communiquer auprès de la communauté d'utilisateurs, notamment par l'organisation d'un workshop dédié à la dérivation et l'utilisation des produits altimétriques.

Le consortium résulte avant tout d'une nouvelle collaboration entre l'équipe d'océanographie (MEOM) de l'Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE, Grenoble) et CLS. MEOM concentre une solide expertise en physique de l'océan, modélisation numérique, et assimilation de données. L'expertise de CLS porte principalement sur le traitement opérationnel et l'exploitation des données altimétriques. Le projet bénéficiera aussi d'une expertise externe en traitement d'image et en techniques de machine learning.

Le projet apportera des bénéfices sociétaux et économiques variés : meilleure compréhension de la machine climatique, applications industrielles à la mer, applications non-lucratives comme la prévision de transport de polluants, de dérives de nappes, ou de recherches en mer. Les résultats scientifiques seront diffusés sous la forme de publications scientifiques et de communications. Les outils numériques développés alimenteront le système opérationnel DUACS et, à moyen terme, le Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS). Les deux partenaires tireront bénéfice du transfert de la recherche académique vers les applications, et auront démarré une collaboration nouvelle et potentiellement de long terme.

Partenaires

CLS COLLECTE LOCALISATION SATELLITES

IGE - UGA Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE)

Aide de l'ANR 505 368 euros
Début et durée du projet scientifique janvier 2018 - 48 mois

 

Programme ANR : Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique (DS01) 2017

Référence projet : ANR-17-CE01-0009

Coordinateur du projet :
Monsieur Emmanuel Cosme (Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE))

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.