OM2027 [stage] - Prévisibilité des processus océaniques et de la productivité bio. en océan Indien & mer Rouge/Ocean processes and biological productivity in Indian Ocean & Red Sea

[English below] Mercator Ocean International développe des activités d'océanographie opérationnelle depuis près de 30 ans, dans le cadre de sa mission d’intérêt général de préservation de l'océan. De nombreux défis scientifiques et sociétaux doivent être relevés afin de garantir un océan durable, qu'ils concernent l'environnement, la biodiversité, le changement climatique, l'économie bleue ou l'éducation. Pour relever ces défis, Mercator Ocean conçoit, développe, opère et maintient à l’état de l’art scientifique des systèmes numériques capables de décrire, d’analyser et de prévoir l’état de l’océan en 3D, en continu et en temps réel. Les informations scientifiques sont ensuite traduites pour être accessibles à tous, qu'il s'agisse de services publics ou commerciaux, de décideurs politiques, d’industriels, d'associations, d'ONG, d'enseignants ou de citoyens. Mercator Océan International allie ainsi au quotidien excellence scientifique et engagement social. En tant que société à but non lucratif sous gouvernance multinationale (ES, FR, GB, IT, NO), nous travaillons dans un climat de confiance avec nos dix partenaires actionnaires, tous acteurs clés du développement de l'océanographie européenne. Au Sujet Du Stage L’océan Indien et la mer Rouge sont des régions particulièrement dynamiques, caractérisées par une forte variabilité saisonnière et interannuelle. Ces bassins jouent un rôle majeur dans les échanges océan-atmosphère, les écosystèmes marins, la pêche, le transport maritime et le développement des récifs coralliens. Leur circulation est gouvernée par des processus complexes, notamment les courants de méso-échelle, le mélange vertical, la stratification et la re-stratification de la couche de surface, ainsi que les mécanismes contrôlant la production biologique et la concentration de chlorophylle. La capacité des systèmes opérationnels à représenter ces processus constitue un enjeu majeur pour la surveillance environnementale et le développement de services à valeur ajoutée. Les systèmes d’analyse et de prévision de Copernicus Marine fournissent quotidiennement une description de l’état de l’océan et des prévisions jusqu’à 10 jours pour les variables physiques et biogéochimiques. Le stage développera des approches de validation orientées usages afin de caractériser la prévisibilité de ces phénomènes (Zhou etal., 2026; .
Zhuang et al., 2022; Peng & Wang, 2024; Kerhalkar et al., 2026; Sunanda et al., 2023; Kwatra et al., 2026). Objectifs Du Stage L’objectif général est d’évaluer la capacité des analyses et prévisions Copernicus Marine à décrire et prévoir, jusqu’à 10 jours, dans l’océan Indien et la mer Rouge :
• les courants océaniques ;
• les processus de mélange vertical ;
• les épisodes de re-stratification de la couche de surface ;
• la concentration de chlorophylle et sa variabilité spatio-temporelle. L’étude identifiera les horizons de prévisibilité de ces variables et les situations océanographiques dans lesquelles les systèmes présentent leurs meilleures et leurs plus faibles performances. Questions Scientifiques
• Dans quelle mesure les analyses opérationnelles décrivent-elles correctement les structures de courant observées ?
• Quelle est la capacité des prévisions à anticiper l’évolution des courants de surface entre J+1 et J+10 ?
• Les épisodes de mélange intense associés aux événements météorologiques sont-ils correctement représentés et prévus ?
• Les périodes de re-stratification de la couche de surface sont-elles prévisibles plusieurs jours à l’avance ?
• Quelle est la capacité du système à reproduire la variabilité saisonnière et événementielle de la chlorophylle ?
• Quels sont les horizons de prévisibilité des variables physiques et biogéochimiques dans ces régions ? Les Missions Principales Seront De
• réaliser une revue bibliographique sur la prévision océanique opérationnelle dans l’océan Indien et la mer Rouge, les processus de mélange et de stratification, les méthodes de validation et la prévision des écosystèmes marins et des blooms phytoplanctoniques ;
• prendre en main les outils de validation disponibles sur la plateforme EDITO et les jeux de données Copernicus Marine, comprenant prévisions et observations de référence ;
• évaluer la capacité des analyses à représenter les structures de circulation, la profondeur de couche mélangée, les indices de stratification et la distribution de la chlorophylle ;
• caractériser les performances des prévisions de J+1 à J+10 à l’aide de métriques adaptées : erreurs quadratiques moyennes, corrélations, scores de détection d’événements et métriques dépendant de l’horizon ;
• développer une validation orientée processus portant sur le mélange hivernal, la re-stratification printanière, les remontées d’eaux riches en nutriments, les blooms phytoplanctoniques et les structures tourbillonnaires influençant la biogéochimie ;
• produire une cartographie de la prévisibilité identifiant les zones et variables les plus robustes, les saisons les plus favorables et les principales sources d’erreur. Résultats Attendus
• une caractérisation quantitative de la qualité des analyses et prévisions ;
• une estimation des horizons de prévisibilité pour les courants, le mélange, la re-stratification et la chlorophylle ;
• un ensemble d’indicateurs de validation réutilisables dans les activités de qualification scientifique de Copernicus Marine ;
• une cartographie régionale des performances ;
• des recommandations pour améliorer la validation des produits physiques et biogéochimiques. Méthodes Et Outils
• Python : xarray, NumPy, pandas, SciPy et Matplotlib ;
• traitement de données NetCDF ;
• analyses statistiques et géostatistiques ;
• calcul d’indicateurs de validation ;
• visualisation scientifique des résultats. Une attention particulière sera portée à la reproductibilité des traitements et à leur intégration potentielle dans des outils communautaires de validation tels qu’OceanBench. Compétences Pour Réussir Nous recherchons des candidats rigoureux, autonomes, avec une bonne capacité d’analyse et un intérêt marqué pour l’océanographie opérationnelle et les interactions physique-biogéochimie.
• Formation de Master 2 en océanographie, sciences marines, climatologie, physique de l’environnement ou data science appliquée aux géosciences.
• Connaissances en océanographie physique.
• Intérêt pour les interactions entre physique et biogéochimie.
• Compétences en programmation scientifique avec Python.
• Goût pour l’analyse de données et l’évaluation de modèles numériques. Perspectives Les résultats contribueront directement aux activités de validation scientifique de Mercator Ocean et de Copernicus Marine. Ils pourront être valorisés dans les initiatives internationales OceanPredict, OceanPrediction DCC et OPERA, ainsi que dans les futurs standards de qualification des systèmes de prévision océanique, avec un accent sur les indicateurs de qualité orientés utilisateurs. [English version] Description Mercator Ocean International has been developing operational oceanography activities for nearly 30 years, as part of its public interest mission to preserve the ocean. Many scientific and societal challenges must be met to ensure a sustainable ocean, whether they concern the environment, biodiversity, climate change, the blue economy or education. To meet these challenges, Mercator Ocean designs, develops, operates and maintains state-of-the-art digital systems capable of describing, analysing and forecasting the state of the ocean in 3D, continuously and in real time. The scientific information is then translated to be accessible to all, whether they are public or commercial services, political decision makers, industrialists, associations, NGOs, teachers or citizens. Mercator Ocean International thus combines scientific excellence and social commitment on a daily basis. As a non-profit company under multinational governance (ES, FR, GB, IT, NO), we work in a climate of trust with our ten shareholder partners, all key players in the development of European oceanography. Missions About The Internship The Indian Ocean and the Red Sea are highly dynamic regions characterised by strong seasonal and interannual variability. These basins play a major role in ocean-atmosphere exchanges, marine ecosystems, fisheries, maritime transport, and coral reef development. Their circulation is governed by complex processes, including mesoscale currents, vertical mixing, stratification and surface-layer restratification, as well as the mechanisms controlling biological production and chlorophyll concentration. The ability of operational forecasting systems to accurately represent these processes is a key challenge for environmental monitoring and the development of value-added services. The Copernicus Marine analysis and forecasting systems provide daily descriptions of the ocean state and forecasts of physical and biogeochemical variables up to 10 days ahead. This internship will develop user-oriented validation approaches to characterise the predictability of these phenomena (Zhou et al., 2026; Zhuang et al., 2022; Peng & Wang, 2024; Kerhalkar et al., 2026; Sunanda et al., 2023; Kwatra et al., 2026). Internship objectives The Overall Objective Is To Assess The Ability Of Copernicus Marine Analyses And Forecasts To Describe And Predict, Up To 10 Days In Advance, In The Indian Ocean And The Red Sea
• ocean currents;
• vertical mixing processes;
• surface-layer restratification events;
• chlorophyll concentration and its spatio-temporal variability. The study will identify the predictability horizons of these variables and determine the oceanographic conditions under which the systems achieve their highest and lowest levels of performance. Scientific questions
• To what extent do operational analyses accurately represent observed current structures?
• How effectively can forecasts anticipate the evolution of surface currents from Day +1 to Day +10?
• Are intense mixing events associated with weather systems correctly represented and predicted?
• Can surface-layer restratification periods be predicted several days in advance?
• How well does the system reproduce the seasonal and event-scale variability of chlorophyll?
• What are the predictability horizons of physical and biogeochemical variables in these regions? Main tasks The Successful Candidate Will
• conduct a literature review on operational ocean forecasting in the Indian Ocean and the Red Sea, mixing and stratification processes, validation methodologies, and the forecasting of marine ecosystems and phytoplankton blooms;
• become familiar with the validation tools available on the EDITO platform and with Copernicus Marine datasets, including both forecasts and reference observations;
• evaluate the capability of analyses to represent circulation structures, mixed-layer depth, stratification indices, and chlorophyll distribution;
• assess forecast performance from Day +1 to Day +10 using appropriate metrics, including root mean square error, correlation coefficients, event detection scores, and lead-time-dependent indicators;
• develop process-oriented validation approaches focusing on winter mixing, spring restratification, nutrient-rich upwelling events, phytoplankton blooms, and eddy structures influencing biogeochemical processes;
• produce predictability maps identifying the most robust regions and variables, the most favourable seasons, and the main sources of forecast error. Expected outcomes
• a quantitative assessment of the quality of analyses and forecasts;
• estimates of predictability horizons for currents, mixing, restratification, and chlorophyll;
• a set of reusable validation indicators for Copernicus Marine scientific qualification activities;
• regional performance maps;
• recommendations for improving the validation of physical and biogeochemical products. Methods and tools
• Python (xarray, NumPy, pandas, SciPy and Matplotlib);
• NetCDF data processing;
• statistical and geostatistical analyses;
• computation of validation metrics;
• scientific visualisation of results. Particular attention will be paid to the reproducibility of workflows and their potential integration into community validation tools such as OceanBench. Profile Skills to succeed We are seeking rigorous and self-motivated candidates with strong analytical skills and a keen interest in operational oceanography and physical-biogeochemical interactions.
• Master's degree (MSc, final year or equivalent) in Oceanography, Marine Science, Climatology, Environmental Physics, or Data Science applied to the Geosciences.
• Knowledge of physical oceanography.
• Interest in physical-biogeochemical interactions.
• Scientific programming skills in Python.
• Strong interest in data analysis and numerical model evaluation. Career development and impact The results of this internship will directly contribute to the scientific validation activities of Mercator Ocean and Copernicus Marine. They may be leveraged within international initiatives such as OceanPredict, OceanPrediction DCC and OPERA, as well as in the development of future qualification standards for ocean forecasting systems, with a particular focus on user-oriented quality indicators.