OM2027 [stage] - Prévisibilité des courants et de la mésoéchelle en Méditerranée-Atlantique NE à 10j/Currents and mesoscale predictability in the Mediterranean-NE Atlantic at 10d

[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 La mer Méditerranée est l’un des laboratoires naturels les plus dynamiques de l’océan mondial. L’intense évaporation y génère des masses d’eau denses et salées qui s’écoulent vers l’Atlantique à travers le détroit de Gibraltar sous la forme de Mediterranean Outflow Water. Cette contribution influence la structure thermohaline de l’Atlantique Nord-Est et la circulation océanique de grande échelle. La région Méditerranée–Atlantique Nord-Est se caractérise également par une intense activité méso-échelle. Tourbillons, fronts et filaments jouent un rôle majeur dans le transport de chaleur, de sel, de carbone et d’organismes marins. Leur représentation et leur prévision restent un défi central de l’océanographie opérationnelle. Copernicus Marine fournit quotidiennement des analyses et des prévisions à 10 jours de l’état physique de l’océan. Évaluer la capacité des systèmes à haute résolution disponibles dans la zone à représenter les courants, les masses d’eau méditerranéennes et les structures méso-échelles constitue un enjeu scientifique et opérationnel important. Objectifs Du Stage L’objectif principal est d’évaluer et comparer la capacité des analyses et prévisions Copernicus Marine à décrire et prévoir jusqu’à 10 jours :
• les courants océaniques de surface et de subsurface ;
• les principales masses d’eau méditerranéennes ;
• l’export des eaux méditerranéennes vers l’Atlantique à travers le détroit de Gibraltar ;
• les structures méso-échelles dans l’ensemble du système Méditerranée–Atlantique Nord-Est. L’étude identifiera les horizons de prévisibilité de ces phénomènes et proposera des méthodologies de validation adaptées aux utilisateurs des services opérationnels. Questions Scientifiques
• Quelle est la capacité des analyses Copernicus Marine à représenter les courants observés en Méditerranée et dans l’Atlantique Nord-Est ?
• Les systèmes permettent-ils de prévoir correctement l’évolution des structures de circulation jusqu’à J+10 ?
• Les principales masses d’eau méditerranéennes sont-elles correctement représentées dans les analyses opérationnelles ?
• Quel est le degré de prévisibilité des échanges à travers le détroit de Gibraltar ?
• Les structures méso-échelles observées par altimétrie satellitaire peuvent-elles être détectées et suivies dans les prévisions ?
• Comment la qualité des prévisions varie-t-elle selon la saison, l’échelle spatiale et l’horizon ? Les Missions Principales Seront De
• réaliser une revue bibliographique sur la circulation méditerranéenne, les échanges Méditerranée–Atlantique, les masses d’eau, la dynamique méso-échelle et les méthodes modernes de validation ;
• 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 les champs de vitesse, la représentation des jets et courants régionaux et la prévisibilité des structures de circulation jusqu’à J+10 ;
• identifier les masses d’eau à partir de diagrammes température-salinité, évaluer leurs volumes, leur transport vers l’Atlantique et la prévisibilité de leurs propriétés thermohalines ;
• valider les structures méso-échelles à l’aide de diagnostics d’énergie cinétique turbulente, de détection de tourbillons, de suivi de structures cohérentes et de comparaisons avec les observations satellitaires ;
• analyser, pour chaque variable, l’évolution de l’erreur de J+1 à J+10, les horizons de prévisibilité régionaux et les situations les plus favorables ou défavorables. Résultats Attendus
• une cartographie des performances des analyses et prévisions ;
• une quantification de la prévisibilité des courants et des échanges Méditerranée–Atlantique ;
• un bilan de la capacité des systèmes à reproduire les masses d’eau méditerranéennes ;
• une évaluation de la prévision des tourbillons et autres structures méso-échelles ;
• un ensemble de métriques réutilisables pour la qualification scientifique de Copernicus Marine. Méthodes Et Outils
• Python : xarray, NumPy, pandas, SciPy et Matplotlib ;
• traitement de données NetCDF ;
• méthodes statistiques et de validation ;
• diagnostics de dynamique océanique ;
• outils de suivi des structures méso-échelles. Une attention particulière sera portée au développement d’indicateurs automatisables, à la validation orientée utilisateurs, à l’intercomparaison internationale et aux outils communautaires de benchmarking. Compétences Pour Réussir
• Formation de Master 2 en océanographie, physique de l’océan, sciences marines ou géosciences.
• Connaissances en dynamique océanique.
• Intérêt pour l’océanographie opérationnelle.
• Bonne maîtrise de Python et de l’analyse de données.
• Des compétences en statistiques appliquées seraient appréciées. Perspectives Les résultats contribueront à améliorer la qualification scientifique des systèmes Copernicus Marine et des centres de prévision régionaux méditerranéens et atlantiques. Les méthodologies développées pourront alimenter les futurs protocoles d’évaluation opérationnelle et les activités internationales de comparaison conduites au sein des communautés OceanPredict et Copernicus Marine. [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 Mediterranean Sea is one of the most dynamic natural laboratories of the global ocean. Intense evaporation generates dense, saline water masses that flow into the Atlantic Ocean through the Strait of Gibraltar as Mediterranean Outflow Water. This contribution influences the thermohaline structure of the Northeast Atlantic and large-scale ocean circulation. The Mediterranean–Northeast Atlantic region is also characterized by intense mesoscale activity. Eddies, fronts, and filaments play a major role in the transport of heat, salt, carbon, and marine organisms. Their representation and prediction remain central challenges in operational oceanography. Copernicus Marine provides daily analyses and 10-day forecasts of the physical state of the ocean. Assessing the ability of the high-resolution systems available in this region to represent currents, Mediterranean water masses, and mesoscale structures constitutes an important scientific and operational challenge. Internship Objectives The main objective is to assess and compare the ability of Copernicus Marine analyses and forecasts to describe and predict, up to 10 days ahead:
• Surface and subsurface ocean currents;
• The major Mediterranean water masses;
• The export of Mediterranean waters into the Atlantic through the Strait of Gibraltar;
• Mesoscale structures across the entire Mediterranean–Northeast Atlantic system. The study will identify the predictability horizons of these phenomena and propose validation methodologies tailored to operational service users. Scientific Questions
• How accurately do Copernicus Marine analyses represent observed currents in the Mediterranean Sea and the Northeast Atlantic?
• Can the systems reliably predict the evolution of circulation structures up to Day +10?
• Are the major Mediterranean water masses correctly represented in operational analyses?
• What is the degree of predictability of exchanges through the Strait of Gibraltar?
• Can mesoscale structures observed by satellite altimetry be detected and tracked in forecasts?
• How does forecast quality vary with season, spatial scale, and forecast horizon? Main Tasks
• Conduct a literature review on Mediterranean circulation, Mediterranean–Atlantic exchanges, water masses, mesoscale dynamics, and modern validation methods;
• Become familiar with the validation tools available on the EDITO platform and Copernicus Marine datasets, including forecasts and reference observations;
• Assess velocity fields, the representation of regional jets and currents, and the predictability of circulation structures up to Day +10;
• Identify water masses using temperature–salinity diagrams, evaluate their volumes, transport into the Atlantic, and the predictability of their thermohaline properties;
• Validate mesoscale structures using eddy kinetic energy diagnostics, eddy detection techniques, coherent structure tracking methods, and comparisons with satellite observations;
• Analyze, for each variable, the evolution of forecast errors from Day +1 to Day +10, regional predictability horizons, and the most favorable and unfavorable situations. Expected Outcomes
• A performance assessment of analyses and forecasts across the study region;
• A quantification of the predictability of ocean currents and Mediterranean–Atlantic exchanges;
• An evaluation of the systems’ ability to reproduce Mediterranean water masses;
• An assessment of eddy forecasting and other mesoscale structures;
• A suite of reusable metrics for the scientific qualification of Copernicus Marine products. Methods And Tools
• Python: xarray, NumPy, pandas, SciPy, and Matplotlib;
• NetCDF data processing;
• Statistical and validation methods;
• Ocean dynamics diagnostics;
• Mesoscale structure tracking tools. Particular attention will be given to the development of automated indicators, user-oriented validation approaches, international intercomparison exercises, and community benchmarking tools. Profile Skills To Succeed
• Master’s degree (M2 level) in Oceanography, Physical Oceanography, Marine Sciences, or Geosciences;
• Knowledge of ocean dynamics;
• Interest in operational oceanography;
• Strong Python programming and data analysis skills;
• Experience with applied statistics would be an asset. Prospects The results will contribute to improving the scientific qualification of Copernicus Marine systems and Mediterranean and Atlantic regional forecasting centers. The methodologies developed during the internship may support future operational evaluation protocols and international intercomparison activities conducted within the OceanPredict and Copernicus Marine communities.