Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Patricia Sanez Pacheco.pdf: 5863593 bytes, checksum: 09110174632af5db7c118097a7724e97 (MD5) Previous issue date: 2006-11-16 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / In this work, formulations of ocean data assimilation methods and numerical experiments focusing on the tropical Atlantic Ocean are presented. A methodology of correction of salinity, which takes the temperature analysis and a local relation between temperature and salinity, and numerical experiments are also presented. The methods used here were: the Bergthorsson and Döös (B&D) method; the method of Successive Corrections, both with fixed weights; and a version of the Kalman filter based on the Fokker-Plank equation with prognostic weights. The global circulation model MOM version 3 from GFDL/NOAA was used for the realization of experiments with inter-annual and seasonal variabilities. These experiments used observational data from the PIRATA project and from the climatological Levitus Atlas, respectively. The experiments were performed after 15 years of spin up. Several sensitivity experiments were realized to identify the impact of data assimilation on the model results, particularly in relation to: (i) the number of model vertical levels with assimilation, (ii) assimilation of only vertical profiles of temperature; (iii) assimilation of only vertical profiles of salinity; (iv) assimilation of vertical profiles of both temperature and salinity; (v) assimilation of only vertical profiles of temperature but with salinity correction. The results showed that the use of the assimilation methods reduced the model errors in relation to the observational data. The analysis increments by the data assimilation methods heated the surface ocean and cooled the region below the thermocline. The Kalman filter version produced localized corrections around the observational data, while the methods with prescribed weights produced smooth analysis with large-scale impacts. The assimilation of only temperature with the B&D method conducted for 1 year imposed perturbations that caused the degradation of the solution in the second half of the experiment. The assimilation of both temperature and salinity or the assimilation of only temperature with salinity correction produced the best model estimate with respect to observation. For the implementation of an operational ocean data assimilation system with the methods investigated in the present work, it is recommended the use of the B&D method and assimilation of both temperature and salinity. / Neste trabalho são apresentadas formulações de métodos de assimilação de dados oceanográficos e experimentos numéricos enfocando o Oceano Atlântico tropical. É apresentada ainda uma metodologia e experimentos de correção da salinidade a partir de análises de temperatura usando uma relaçãolocal entre a temperatura e salinidade. Foi utilizado o método de Bergthorsoon e Döös (B&D), o método de correções sucessivas, ambos com pesos prescritos, e uma versão do filtro de Kalman baseada na equação de Fokker-Planck com pesos prognosticados. Foi empregado o modelo de circulação geral dos oceanos MOM3 do GFDL/NOAA para a realização de experimentos com variabilidade interanual e com variabilidade sazonal usando dados observados do projeto PIRATA e climatologia do Atlas de Levitus, respectivamente. As integrações foram feitas após 15 anos de integração de spin up. Diversos experimentos de sensibilidade foram realizados para identificar o impacto da assimilação de dados na simulação do modelo, particularmente em relação a: (i) número de níveis verticais do modelo com assimilação; (ii) assimilação com perfis verticais de temperatura; (iii) assimilação com perfis verticais de salinidade; (iv) assimilação de ambos perfis verticais de temperatura e salinidade; e (v) assimilação de somente perfis verticais de temperatura mas com correção da salinidade. Os resultados obtidos indicam que os métodos de assimilação reduziram os erros do modelo em relação às observações. Os incrementos da análise produzidos pelos métodos de assimilação aqueceram o oceano superficial e esfriaram a região abaixo da termoclina. A versão do filtro de Kalman produziu correções localizadas ao redor dos pontos de dados observacionais, enquanto os métodos com pesos prescritos produziram análises mais suaves com correções em áreas maiores. A assimilação de somente temperatura com o método de B&D conduzida por 1 ano impôs perturbações que causaram a degradação da qualidade da simulação na segunda metade do experimento. A assimilação de ambos temperatura e salinidade ou somente assimilação de temperatura com correção da salinidade produziram a melhor estimativa do modelo em relação às observações. Para a implementação de um sistema de assimilação de dados oceanográficos operacional com os métodos aqui investigados recomenda-se o uso do método de B&D e assimilação de ambos temperatura e salinidade.

In this work, formulations of ocean data assimilation methods and numerical experiments focusing on the tropical Atlantic Ocean are presented. A methodology of correction of salinity, which takes the temperature analysis and a local relation between temperature and salinity, and numerical experiments are also presented. The methods used here were: the Bergthorsson and Döös (B&D) method; the method of Successive Corrections, both with fixed weights; and a version of the Kalman filter based on the Fokker-Plank equation with prognostic weights. The global circulation model MOM version 3 from GFDL/NOAA was used for the realization of experiments with inter-annual and seasonal variabilities. These experiments used observational data from the PIRATA project and from the climatological Levitus Atlas, respectively. The experiments were performed after 15 years of spin up. Several sensitivity experiments were realized to identify the impact of data assimilation on the model results, particularly in relation to: (i) the number of model vertical levels with assimilation, (ii) assimilation of only vertical profiles of temperature; (iii) assimilation of only vertical profiles of salinity; (iv) assimilation of vertical profiles of both temperature and salinity; (v) assimilation of only vertical profiles of temperature but with salinity correction. The results showed that the use of the assimilation methods reduced the model errors in relation to the observational data. The analysis increments by the data assimilation methods heated the surface ocean and cooled the region below the thermocline. The Kalman filter version produced localized corrections around the observational data, while the methods with prescribed weights produced smooth analysis with large-scale impacts. The assimilation of only temperature with the B&D method conducted for 1 year imposed perturbations that caused the degradation of the solution in the second half of the experiment. The assimilation of both temperature and salinity or the assimilation of only temperature with salinity correction produced the best model estimate with respect to observation. For the implementation of an operational ocean data assimilation system with the methods investigated in the present work, it is recommended the use of the B&D method and assimilation of both temperature and salinity. / Neste trabalho são apresentadas formulações de métodos de assimilação de dados oceanográficos e experimentos numéricos enfocando o Oceano Atlântico tropical. É apresentada ainda uma metodologia e experimentos de correção da salinidade a partir de análises de temperatura usando uma relaçãolocal entre a temperatura e salinidade. Foi utilizado o método de Bergthorsoon e Döös (B&D), o método de correções sucessivas, ambos com pesos prescritos, e uma versão do filtro de Kalman baseada na equação de Fokker-Planck com pesos prognosticados. Foi empregado o modelo de circulação geral dos oceanos MOM3 do GFDL/NOAA para a realização de experimentos com variabilidade interanual e com variabilidade sazonal usando dados observados do projeto PIRATA e climatologia do Atlas de Levitus, respectivamente. As integrações foram feitas após 15 anos de integração de spin up. Diversos experimentos de sensibilidade foram realizados para identificar o impacto da assimilação de dados na simulação do modelo, particularmente em relação a: (i) número de níveis verticais do modelo com assimilação; (ii) assimilação com perfis verticais de temperatura; (iii) assimilação com perfis verticais de salinidade; (iv) assimilação de ambos perfis verticais de temperatura e salinidade; e (v) assimilação de somente perfis verticais de temperatura mas com correção da salinidade. Os resultados obtidos indicam que os métodos de assimilação reduziram os erros do modelo em relação às observações. Os incrementos da análise produzidos pelos métodos de assimilação aqueceram o oceano superficial e esfriaram a região abaixo da termoclina. A versão do filtro de Kalman produziu correções localizadas ao redor dos pontos de dados observacionais, enquanto os métodos com pesos prescritos produziram análises mais suaves com correções em áreas maiores. A assimilação de somente temperatura com o método de B&D conduzida por 1 ano impôs perturbações que causaram a degradação da qualidade da simulação na segunda metade do experimento. A assimilação de ambos temperatura e salinidade ou somente assimilação de temperatura com correção da salinidade produziram a melhor estimativa do modelo em relação às observações. Para a implementação de um sistema de assimilação de dados oceanográficos operacional com os métodos aqui investigados recomenda-se o uso do método de B&D e assimilação de ambos temperatura e salinidade.

Un des enjeux actuels de la recherche sur les robots parallèles est de concilier grandes capacités dynamiques<br />et bonne précision. Les travaux présentés dans cette thèse contribuent à la résolution de cette<br />problématique. Trois approches ont été considérées : l'étalonnage géométrique à partir de mesures externes,<br />l'utilisation de la redondance métrologique et enfin l'application du principe de mesure dissociée.<br />Tout d'abord, l'étalonnage géométrique classique d'un robot Delta linéaire puis du premier prototype<br />du robot Par4 sont présentés. Cette méthode, bien qu'efficace dans le cas de problèmes quasi-statiques,<br />s'avère insuffisante lorsque des efforts appliqués sur la structure du robot entraînent des déformations de<br />celui-ci. Le cas des robots parallèles à redondance d'actionnement présente ainsi la particularité d'être<br />difficile à étalonner car des contraintes internes peuvent apparaître dans ces mécanismes et déformer<br />leur structure. C'est pourquoi une méthode pour transformer la redondance d'actionnement en redondance<br />cinématique a été proposée. La redondance métrologique a également été étudiée et plusieurs<br />méthodes tirant profit de cette redondance ont été analysées et testées. Enfin, le concept de dissociation<br />entre l'actionnement et la mesure est introduit. Ce concept, novateur en robotique parallèle, repose<br />sur la séparation entre la transmission du mouvement et des efforts et la mesure de l'état du robot. Ce<br />concept a été appliqué sur une machine-outil à architecture parallèle et un prototype a été réalisé. Des<br />lois de commande ont été testées et les résultats en termes d'amélioration de la précision sont présentés.