Au sujet du stage :

L’Arctique connaît des transformations rapides liées au changement climatique, avec une diminution marquée de la couverture de glace de mer, une augmentation de la fréquence des extrêmes thermiques et des modifications importantes de la circulation océanique. Dans ce contexte, les systèmes opérationnels du service Copernicus Marine jouent un rôle essentiel pour surveiller l’état de l’océan et fournir des prévisions fiables à court terme aux communautés scientifiques, aux opérateurs maritimes, aux autorités publiques et aux acteurs économiques.

Les systèmes de prévision arctiques de Copernicus Marine fournissent quotidiennement des analyses et des prévisions jusqu’à 10 jours pour les variables physiques de l’océan et de la glace de mer. Le stage visera à développer une évaluation robuste de leur capacité à représenter l’état moyen, mais aussi à anticiper les événements extrêmes et les situations critiques pour les utilisateurs.

Objectifs du stage :

L’objectif principal est de caractériser et comparer la capacité des différentes analyses et prévisions opérationnelles Copernicus Marine à :

• décrire l’état courant de l’océan Arctique ;

• prévoir l’évolution des courants océaniques jusqu’à 10 jours ;

• prévoir les événements extrêmes de température, notamment les vagues de chaleur et de froid marines, jusqu’à 10 jours ;

• prévoir l’évolution de la couverture et de la concentration de glace de mer.

Le stage cherchera également à identifier les limites actuelles des systèmes et à proposer des indicateurs de performance adaptés aux principaux usages opérationnels.

Les missions principales seront de :

• réaliser une revue bibliographique sur la prévision océanique opérationnelle en Arctique, les méthodes de validation et les métriques appliquées aux événements extrêmes ;

• prendre en main les outils de validation existants sur la plateforme EDITO et les jeux de données Copernicus Marine, comprenant prévisions et observations de référence ;

• évaluer et comparer la qualité des analyses et prévisions pour les courants de surface, les anomalies et extrêmes de température, ainsi que la concentration et l’étendue de la glace de mer ;

• analyser la dépendance des performances à la saison, à la région arctique considérée et à l’horizon de prévision, de J+1 à J+10 ;

• développer des métriques orientées utilisateurs afin d’évaluer l’anticipation des épisodes de chaleur extrême, le délai de prévisibilité de la dérive de glace et la prévisibilité à court terme des différentes variables ;

• produire des recommandations pour améliorer les protocoles de qualification scientifique des produits arctiques.

Résultats attendus :

À l’issue du stage, les livrables suivants sont attendus :

• une cartographie des performances des analyses et prévisions arctiques ;

• un ensemble d’indicateurs de qualité et de prévisibilité pour les courants, la température et la glace de mer ;

• une évaluation de la capacité des systèmes à prévoir les événements extrêmes jusqu’à 10 jours ;

• des recommandations pour l’évolution des protocoles de validation des produits Copernicus Marine ;

• un rapport scientifique et une présentation des résultats.

Compétences pour réussir :

Nous recherchons des candidats rigoureux, autonomes, avec une bonne capacité d’analyse et de synthèse, et motivés pour évoluer dans un environnement scientifique et technique appliqué à l’océanographie opérationnelle.

• Formation de Master 2 en océanographie, climatologie, sciences marines, géophysique ou data science appliquée à l’environnement.

• Connaissances en traitement de données géophysiques.

• Maîtrise de Python, notamment xarray, NumPy, pandas et Matplotlib.

• Intérêt pour l’océanographie opérationnelle et la prévision environnementale.

• Des connaissances en statistiques et en validation de modèles numériques seraient appréciées.

Portée du stage :

Le stage s’inscrit dans les activités de validation scientifique et d’amélioration continue des services opérationnels de Copernicus Marine. Il pourra contribuer aux initiatives de normalisation des pratiques de qualification menées au sein des communautés internationales d’océanographie opérationnelle, notamment OceanPredict, OceanPrediction DCC, OPERA et OceanBench.

Le sujet pourra intégrer explicitement OceanBench, la notion de niveau de maturité scientifique des produits et la construction d’un prototype de tableau de bord de qualification arctique réutilisable dans le cadre de Copernicus Marine.

Références

Athanase, M., Gou, R., Köhn, E.E. et al. Polar processes set Arctic marine heatwaves apart. Commun Earth Environ 7, 485 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03735-1

Arctic sea & sea ice surface temperature – Ocean Monitoring Indicator (OMI) of the Copernicus Marine Service – Quality Information Document - https://documentation.marine.copernicus.eu/QUID/CMEMS-SEAICE-QUID-CLIMATE-SST-ist-arctic.pdf

Wang Q, Shu Q; & Wang F, 2024, Recent emergence of Arctic atlantification dominated by climate warming, https://doi.org/10.1126/sciadv.adq5235

Meredith, M., M. Sommerkorn, S. Cassotta, C. Derksen, A. Ekaykin, A. Hollowed, G. Kofinas, A. Mackintosh, J. Melbourne-Thomas, M.M.C. Muelbert, G. Ottersen, H. Pritchard, and E.A.G. Schuur, 2019: Polar Regions. In: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, pp. 203-320. https://doi.org/10.1017/9781009157964.005.

Timmermans, M.-L., & Marshall, J. (2020). Understanding Arctic Ocean circulation: A review of ocean dynamics in a changing climate. Journal of Geophysical Research: Oceans, 125, e2018JC014378. https://doi.org/10.1029/2018JC014378

[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 Arctic is undergoing rapid transformations driven by climate change, including a marked decline in sea ice cover, an increase in the frequency of thermal extremes, and significant changes in ocean circulation. In this context, the operational systems of the Copernicus Marine Service play a key role in monitoring ocean conditions and providing reliable short-term forecasts to the scientific community, maritime operators, public authorities, and economic stakeholders.

Copernicus Marine Arctic forecasting systems provide daily analyses and forecasts of ocean and sea ice physical variables for up to ten days ahead. This internship will focus on developing a robust assessment of their ability not only to represent the mean state of the ocean but also to anticipate extreme events and critical situations for users.

Internship Objectives :

The main objective is to characterise and compare the ability of different operational Copernicus Marine analyses and forecasts to:

• describe the current state of the Arctic Ocean;

• predict the evolution of ocean currents up to 10 days ahead;

• forecast extreme temperature events, including marine heatwaves and cold spells, up to 10 days ahead;

• predict changes in sea ice cover and concentration.

The internship will also seek to identify current system limitations and propose performance indicators tailored to key operational applications.

Main Tasks :

The successful candidate will:

• conduct a literature review on operational ocean forecasting in the Arctic, validation methodologies, and metrics used for extreme events;

• familiarise themselves with existing validation tools available on the EDITO platform and with Copernicus Marine datasets, including forecasts and reference observations;

• assess and compare the quality of analyses and forecasts for surface currents, temperature anomalies and extremes, as well as sea ice concentration and extent;

• analyse the dependence of system performance on season, Arctic region, and forecast lead time (from Day +1 to Day +10);

• develop user-oriented metrics to evaluate the prediction of extreme warming events, sea ice drift predictability horizons, and short-term predictability of key variables;

• provide recommendations to improve scientific qualification protocols for Arctic products.

Expected Outcomes :

At the end of the internship, the following deliverables are expected:

• a performance mapping of Arctic analyses and forecasting systems;

• a suite of quality and predictability indicators for currents, temperature, and sea ice;

• an assessment of the systems' ability to forecast extreme events up to 10 days ahead;

• recommendations for the evolution of Copernicus Marine product validation protocols;

• a scientific report and an oral presentation of the results.

Profile

Skills to succeed :

We are looking for candidates who are rigorous, self-motivated, and capable of working independently, with strong analytical and synthesis skills, and a keen interest in applied scientific and technical environments related to operational oceanography.

• Master's degree (MSc, Year 2) in Oceanography, Climatology, Marine Sciences, Geophysics, or Environmental Data Science.

• Knowledge of geophysical data processing and analysis.

• Proficiency in Python, particularly xarray, NumPy, pandas, and Matplotlib.

• Interest in operational oceanography and environmental forecasting.

• Knowledge of statistics and numerical model validation methodologies would be an advantage.

Scope of the Internship :

This internship forms part of the scientific validation and continuous improvement activities of the Copernicus Marine Service. It may contribute to initiatives aimed at harmonising qualification practices within the international operational oceanography community, including OceanPredict, OceanPrediction DCC, OPERA, and OceanBench.

The project may explicitly incorporate OceanBench, the concept of product scientific maturity levels, and the development of a prototype Arctic qualification dashboard that could be reused within the Copernicus Marine framework.

References

Athanase, M., Gou, R., Köhn, E.E. et al. Polar processes set Arctic marine heatwaves apart. Commun Earth Environ 7, 485 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03735-1

Arctic sea & sea ice surface temperature – Ocean Monitoring Indicator (OMI) of the Copernicus Marine Service – Quality Information Document - https://documentation.marine.copernicus.eu/QUID/CMEMS-SEAICE-QUID-CLIMATE-SST-ist-arctic.pdf

Wang Q, Shu Q; & Wang F, 2024, Recent emergence of Arctic atlantification dominated by climate warming, https://doi.org/10.1126/sciadv.adq5235

Meredith, M., M. Sommerkorn, S. Cassotta, C. Derksen, A. Ekaykin, A. Hollowed, G. Kofinas, A. Mackintosh, J. Melbourne-Thomas, M.M.C. Muelbert, G. Ottersen, H. Pritchard, and E.A.G. Schuur, 2019: Polar Regions. In: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, pp. 203-320. https://doi.org/10.1017/9781009157964.005.

Timmermans, M.-L., & Marshall, J. (2020). Understanding Arctic Ocean circulation: A review of ocean dynamics in a changing climate. Journal of Geophysical Research: Oceans, 125, e2018JC014378. https://doi.org/10.1029/2018JC014378