In-situ based reanalysis of the global ocean temperature and salinity with ISAS: variability of the heat content and steric height

The In Situ Analysis System (ISAS) was developed to produce gridded fields of temperature and salinity that preserve as much as possible the time and space sampling capabilities of the Argo network of profiling floats. Since the first global re-analysis performed in 2009, the system has evolved and a careful delayed mode processing of the 2002-2012 dataset has been carried out using version 6 of ISAS and updating the statistics to produce the ISAS13 analysis. This last version is now implemented as the operational analysis tool at the Coriolis data centre. The robustness of the results with respect to the system evolution is explored through global quantities of climatological interest: the Ocean Heat Content and the Steric Height. Estimates of errors consistent with the methodology are computed. This study shows that building reliable statistics on the fields is fundamental to improve the monthly estimates and to determine the absolute error bars. The new mean fields and variances deduced from the ISAS13 re-analysis and dataset show significant changes relative to the previous ISAS estimates, in particular in the southern ocean, justifying the iterative procedure. During the decade covered by Argo, the intermediate waters appear warmer and saltier in the North Atlantic and fresher in the Southern Ocean than in WOA05 long term mean. At inter-annual scale, the impact of ENSO on the Ocean Heat Content and Steric Height is observed during the 2006-2007 and 2009-2010 events captured by the network.

On the Movements of the North Atlantic Subpolar Front in the Preinstrumental Past*

Three sediment records of sea surface temperature (SST) are analyzed that originate from distant locations in the North Atlantic, have centennial-to-multicentennial resolution, are based on the same reconstruction method and chronological assumptions, and span the past 15 000 yr. Using recursive least squares techniques, an estimate of the time-dependent North Atlantic SST field over the last 15 kyr is sought that is consistent with both the SST records and a surface ocean circulation model, given estimates of their respective error (co)variances. Under the authors' assumptions about data and model errors, it is found that the 10 degrees C mixed layer isotherm, which approximately traces the modern Subpolar Front, would have moved by ~15 degrees of latitude southward (northward) in the eastern North Atlantic at the onset (termination) of the Younger Dryas cold interval (YD), a result significant at the level of two standard deviations in the isotherm position. In contrast, meridional movements of the isotherm in the Newfoundland basin are estimated to be small and not significant. Thus, the isotherm would have pivoted twice around a region southeast of the Grand Banks, with a southwest-northeast orientation during the warm intervals of the Bolling-Allerod and the Holocene and a more zonal orientation and southerly position during the cold interval of the YD. This study provides an assessment of the significance of similar previous inferences and illustrates the potential of recursive least squares in paleoceanography.

Incertitudes des méthodes d’évaluation « eaux littorales » : utilisation de modèles linéaires dynamiques pour l’évaluation des incertitudes (chlorophylle a, phytoplancton)

L’incertitude associée à une mesure a pour origine d’une part la variabilité environnementale et d’autre part l’ensemble du processus d’acquisition depuis le prélèvement jusqu’à la saisie de la donnée dans une base. L’estimation de l'ensemble de cette variabilité est un exercice complexe à réaliser dans le cadre d’un plan d’expérience. En revanche, les séries temporelles présentent la caractéristique d’intégrer toutes les variabilités et ainsi l’analyse de ces séries en terme de signal et bruit doit permettre de quantifier l’amplitude des incertitudes. Toutefois, les séries temporelles d’observation présentent un ensemble de caractéristiques les rendant difficiles à analyser. Les modèles linaires dynamiques constituent une approche adaptée à ces données particulières en faisant l’hypothèse de paramètres variables dans le temps. Ainsi, l’objet du présent travail consiste à estimer les variances liées au processus d’observation à l’aide de modèles linéaires dynamiques. Plus particulièrement, les mesures considérées sont la chlorophylle a et l’abondance phytoplanctonique aux lieux de surveillance REPHY « Arcachon-Bouée- 7 » et « Teychan bis ». Les résultats montrent que pour la chlorophylle a, la variabilité d’observation est responsable de l’ordre de 80 % de la variabilité totale. Pour l’abondance phytoplanctonique, elle est également de 80 % à « Arcachon-Bouée 7 » mais de l’ordre de 70 % à « Teychan bis ». Ainsi la part de « bruit » est liée au lieu et au paramètre considéré. Exprimée en pourcentage de la médiane de la chlorophylle a, la variance d’observation place les bornes de l’intervalle de confiance à 95 % des observations à des valeurs de l’ordre de -40 % et +120 % de la médiane, l’intervalle étant sous estimé car ne prenant pas en compte la variabilité structurelle. Pour l’abondance phytoplanctonique en log10 cell./L, les ordres de grandeur correspondant en pourcentage de la moyenne sont de ± 13.5 %. Pour les deux paramètres, ces valeurs sont compatibles avec l’expérience des experts. Ainsi, l’approche mise en oeuvre s’est avérée riche d’enseignements en matière d’incertitude de mesure et les nombreuses améliorations méthodologiques envisagées ouvrent des perspectives fécondes à tout point de vue.