Assimilation of Geosat data into a quasigeostrophic model of the North Atlantic

RÉSUMÉ Jacques VERRON, Jean-Marc MOLINES and Eric BLAYO Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels, Institut de Mécanique de Grenoble, BP 53X, 38041 Grenoble Cedex, France. Geosat altimeter residuals of the sea surface height (RSSH) are combined with the mean sea surface computed from the non-linear inverse mode1 by Mercier et al. (1991) to provide a synthetic data set of the along-track sea-surface height over the North Atlantic during the period from 5 November 1986 to 2 December 1987. This data set is assirnilated into a predictive numerical model of the North Atlantic circulations between 20° and 50°N. The model is quasigeostrophic, four-layered and bas realistic coastline and topography. The ocean circulation is forced by a constant wind stress curl from Hellerman and Rosenstein's data (1983). Nudging is the assimilation technique used to insert sea-surface data information into the model and is carried out along the Geosat ground tracks sequentially as data appears. The feasibility of the approach is initially demonstrated by comparing the model prediction along certain ground tracks with independent Geosat measurements obtained along these tracks and which have not been subjected to the assimilation process. Succinct comparisons are then performed to examine the validity of several model-predicted synoptic features of the circulation against other global observations over the North Atlantic. The usefulness of assirnilating Geosat data has been clearly demonstrated since the model predictions, at least at the surface, seem more realistic than simulations realized without assimilation with this model or with other models, including much more sophisticated ones. Oceanologica Acta, 1992. 15, 5, 575-583. Assimilation de données Geosat dans un modèle quasigéostrophique de l'Atlantique Nord entre 20° et 50° N: résultats préliminaires Les mesures des résidus de la topographie dynamique obtenues par le satellite Geosat sont combinées avec la surface moyenne issue du modèle inverse nonlinéaire de Mercier et al. (1991) pour foumirun ensemble de données composites de topographie dynamique sur l'Atlantique Nord durant la période du 5 novembre 1986 au 2 décembre 1987. Ces données sont assimilées dans un modèle numérique pronostique des circulations océaniques dans l'Atlantique Nord entre 20° et 50° N. Le modèle est basé sur la formulation quasigéostrophique et est configuré en quatre couches verticales avec des côtes et une topographie de fond réalistes. Les circulations sont forcées par une tension de vent constante, les données de vent utilisées étant celles de Hellerman et Rosenstein (1983). Pour 0399-1784/92/05 575 09/$3.90/© Gauthier-Villars 575 J. VERRON, J.-M. MOLINES, E. BLAYO assimiler les données de topographie dynamique, on utilise la technique de relaxation newtonienne qui est appliquée séquentiellement le long des traces au sol Geosat. La faisabilité de 1' approche est validée dans un premier temps en comparant les prédictions du modèle le long de certaines traces au sol avec des observations Geosat indépendantes obtenues sur ces traces et non utilisées pour 1' assimilation. Des comparaisons préliminaires sont ensuite réalisées pour examiner certains caractères synoptiques des circulations prédites par le modèle par référence à d'autres observations globales dans 1 'Atlantique Nord. L'apport de 1' assimilation des données Geosat est largement démontré puisque les prédictions du modèle, au moins en surface, sont sensiblement plus réalistes que les simulations obtenues sans assimilation avec ce modèle ou avec d'autres modèles, y compris des modèles beaucoup plus sophistiqués. Oceanologica Acta, 1992. 15, 5, 575-583.