Soutenances HDR

Octobre 2014

Vendredi 3 Octobre à 14h, Salle Coriolis

Florence Birol (LEGOS)

Apport de l'altimétrie spatiale à l'océanographie hauturière et côtière

Résumé:

L’altimétrie spatiale s’est développée à la fin des années 70. Elle a tout d’abord concerné des études sur le géoïde
marin et ses applications. Son utilisation pour des études océanographiques, nécessitant plus de précision sur la mesure, s’est développée ensuite au cours des années 1990 (missions franco-américaine Topex/Poseidon, européennes ERS-1/2ERS-2 et de l’US Navy GFO). Au delà de la mesure de hauteur de la mer, des informations géophysiques encore plus élaborées en sont extraites : courant de surface, tendance du niveau de la mer, indicateurs climatiques, etc... De nombreux produits opérationnels sont couramment utilisés par une communauté très vaste.

Au cours des deux dernières décennies, l’altimétrie spatiale a permis de grandes avancées en océanographie, que ce soit en terme de compréhension de la physique de l’océan, de validation de modèle numérique et/ou d’assimilation de données. Elle est devenue un pilier pour de nombreux systèmes opérationnels. Même en considérant les limites inhérentes à ce type de mesure (résolution spatio-temporelle, vision intégrée de la dynamique océanique, hauteur de la mer absolue accessible de manière partielle), pour un grand nombre d'applications, elle constitue un complément solide au faible nombre relatif de données in-situ.

Depuis une dizaine d'année, le fort potentiel de l'altimétrie spatiale pour le cas particulier de l’océanographie côtière a commencé à émerger, malgré les difficultés d’exploitation actuelles de cette mesure pour ce type d’environnement. Aujourd'hui, avec des instruments plus performants et mieux adaptés (bande Ka, SAR, large fauchée), de nouvelles avancées majeures sont en cours ou en préparation.

Les travaux de recherche présentés dans cet exposé se situent dans ce contexte. A travers différents exemples d'applications, je m'attacherai à illustrer le cheminement d'une utilisation hauturière à une utilisation côtière des observations altimétriques.

Jury:

- Pascal Bonnefond, Observatoire de la Côte d'Azur, rapporteur
- Sabine Arnaud, LOCEAN, rapporteur
- Jean Tournadre, IFREMER, rapporteur
- Isabelle Dadou, LEGOS, président du jury
- Rosemary Morrow, LEGOS, examinateur
- Thierry Delcroix, LEGOS, examinateur
- Pierre-Yves Le Traon, MERCATOR/IFREMER, examinateur

Juin 2014

Mardi 3 Juin à 14h, Salle Coriolis

Alexei Kouraev (LEGOS)

Sujet: "Frozen blanket: Ice cover of Eurasian lakes and internal seas from satellite remote sensing and in situobservations"

Résumé:

La couverture de glace des lacs et des mers intérieures en Eurasieaffecte de manière significative les processus hydrophysiques ethydrobiologiques, ainsi que l'activité humaine. On va se concentrersur les cinq plus grands plans d'eau continentaux eurasiatiques (mersCaspienne et Aral, les lacs Baïkal, Ladoga et Onega).

Dans le contexte de baisse des observations des paramètres de la couverture de glace à partir du réseau de surveillance in situ, des observations satellitaires représentent un pas en avant. Une méthodologie de discrimination de la glace a été développée au LEGOS qui se base sur la synergie de données actives et passives des missions altimétriques (T/P, Jason, Envisat et GFO). Cette approche est complétée par les données passives de SSM/I pour améliorer la couverture spatiale et temporelle. En utilisant une combinaison des deux approches on a pu estimer la phénologie de la glace ainsi quel'épaisseur de neige sur la glace.

Les résultats sur la phénologie de la glace montrent des tendances de diminution de la présence de la glace, avec cependant certainescaractéristiques spécifiques, liées a la température de l'air et de lasalinité de l'eau.

La présence de glace sur les lacs et mers intérieures affecte demanière significative la forme d'onde radar et nous avons estimé les corrections nécessaires pour obtenir des estimations correctes de hauteur d'eau pendant la présence de la glace.

Depuis 2010, nous avons effectué chaque printemps des campagnes de terrain dédiés sur les lacs Ladoga et Baïkal pour étudier la couverture de glace et la structure de l'eau. On va présenter la comparaison des données de terrain avec les estimations satellitairesde l'épaisseur de la glace, ainsi que avec la forme d'onde de lanouvelle (depuis 2013) mission altimétrique SARAL/AltiKa. La combinaison des données de terrain et des observations satellitaires nous ont permis également d'étudier des anneaux de glace géants sur le lac Baïkal et de proposer une nouvelle hypothèse de leur formation.

Le travail qui va être présenté a été fait en collaboration entreLEGOS et diverses institutions scientifiques en France, Canada et Russie dans le cadre de projets nationaux et internationaux, avec laparticipation active d'étudiants (masters et thésards) et de jeuneschercheurs.

Composition du jury:

• Nick Hall (LEGOS)

• Pierre Ribstein (SISYPHE)

• Gerhard Krinner (LGGE)
  
• Catherine Ottlé (IPSL-LSCE)
•  Eric Brun (CNRM)
•  Frédérique Rémy (LEGOS)

Novembre 2013

Lundi 4 Novembre à 14h, Salle Joël Noilhan

Eric Brun (CNRM / GAME)

Sujet: ETUDE ET MODELISATION DES INTERACTIONS NEIGE-CLIMAT

Résumé:

Le modèle numérique du manteau neigeux Crocus a été développé à la fin des années 1980 au Centre d’Études de la Neige. Cela a constitué une étape importante dans la capacité à simuler l'évolution du manteau neigeux en fonction des conditions météorologiques, avec notamment la possibilité de simuler pour la première fois le métamorphisme conduisant à la stratification du manteau neigeux.

Les applications du modèle ont été nombreuses, de la prévision opérationnelle du risque d'avalanches à l'étude de l'impact du changement climatique sur l'enneigement, sur le bilan de masse et d'énergie superficiel des glaciers et des calottes et sur le régime hydrologique des rivières alpines.

L'implémentation de la version historique du modèle dans le module de surface externalisé SURFEX, aux côtés du modèle de complexité intermédiaire ISBA-ES, offre des perspectives tout à fait nouvelles pour comprendre et quantifier les interactions neige/climat dans le modèle de climat CNRM-CM.

Composition du jury:

• Sandrine Bony
• Sylvie Charbit
• Serge Chauzy
• Frédérique Rémy
• Pierre Ribstein
• Catherine Ritz
  
  

Octobre 2013

Vendredi 18 Octobre à 14h, Salle Coriolis

Alexis Chaigneau (LEGOS, IRD)

Sujet: Dynamique de grande échelle et activité de mésoéchelle dans le Système du Courant de Humboldt

Résumé:

Le Système du Courant de Humboldt (SCH) est l’un des 4 grands systèmes d’upwelling localisés sur le bord est des océans Pacifique et Atlantique. Le long des côtes sud-américaines du Pacifique, le SCH est associé à une remontée d’eau profonde froide et chargée en sels nutritifs donnant lieu à un écosystème extrêmement productif. Superposés aux courants de grande échelle qui alimentent la résurgence côtière et assurent la connexion entre les régions équatoriales et subtropicales, les tourbillons de moyenne échelle permettent le transport de propriétés physique et biogéochimiques depuis les régions côtières vers les zones hauturières.

Après un rappel des principales caractéristiques du SCH, je présenterai un résumé de mes activités scientifiques portant sur les dynamiques à grande et moyenne échelles et menées en collaboration avec les partenaires du Chili et du Pérou. La dernière partie de mon exposé sera consacrée aux perspectives de recherche qui découlent de ses travaux et fournira un bilan de ma production scientifique et de mon implication au niveau de la formation et encadrement d’étudiants.

Composition du jury:

• Sabrina Speich (UBO)
• Abdel Sifeddine (LOCEAN)
• Anne Petrenko ( MIO)
• Isabelle Dadou (LEGOS)
• Rosemary Morrow (LEGOS)
• Arnaud Betrand (EME)

Mai 2013

Mercredi 29 Mai 2013 à 14h30, Salle Coriolis

François Lacan (LEGOS, Geomar)

Sujet : LES ISOTOPES DU FER DANS L'OCÉAN

Résumé :

Le fer est nécessaire à la vie. Alors qu'il se trouve en abondance à la surface terrestre, il est extrêmement rare à la surface de l'océan (quelques nanogrammes par litre d'eau de mer), de sorte qu'il y limite la production primaire dans de nombreuses régions et donc le pompage du CO2 atmosphérique par l'océan. Le cycle océanique du fer est donc un maillon essentiel du système climatique.
Alors que depuis une trentaine d'années les biogéochimistes marins ont concentré leurs efforts sur l'étude des concentrations de fer dans l'océan, il est devenu possible, depuis quelques années, d'étudier les isotopes du fer dans l'océan. Nous verrons en quoi ces isotopes nous apportent de nouvelles informations sur les sources de fer à l'océan et sur son cycle au sein de l'océan.

• S. Blain (LOMIC, rapporteur)

• Bruno Hamelin (CEREGE, rapporteur)

• Marie-Alexandrine Sicre (LSCE, rapporteur)

• Catherine Jeandel (LEGOS)

• Jerome Viers (GET)

Octobre 2012

Jeudi 25 Octobre 2012 à 14h30, Salle Coriolis

Pieter Van Beek (LEGOS, Geomar)

Sujet : TRACAGE DES ECHANGES COTE-LARGE, DE LA CIRCULATION ET DU MELANGE DANS L’OCEAN PAR LES ISOTOPES DU RADIUM

Résumé :

Les plateaux continentaux et les marges océaniques, à l’interface entre les continents et les océans, constituent une zone clé d’échange d’éléments chimiques et de matière. Ces éléments chimiques sont apportés par les fleuves, potentiellement relâchés par les sédiments déposés sur les marges ou apportés par les résurgences sous-marines (ou plus globalement par les SGD, « Submarine Groundwater Discharge »), puis sont transmis à l’océan ouvert. De nombreuses transformations chimiques ont également lieu au-niveau de cet interface (précipitation, adsorption, désorption, floculation, diffusion depuis les sédiments etc…) qui font que l’interface continent-océan constitue une source et/ou un puits pour les éléments chimiques. Les flux d’éléments chimiques (sels nutritifs, éléments limitants, contaminants) échangés entre la côte et le large ont un impact sur la composition chimique de l’océan ainsi que sur les écosystèmes (planctoniques et benthiques). Ces échanges ont notamment un impact sur le développement du phytoplancton qui constitue une pompe biologique du carbone. Ces flux exercent donc un contrôle sur le cycle du carbone et par conséquent sur le climat. Je présenterai des résultats d’études que j’ai menées depuis 10 ans au niveau de ces zones d’échanges clés au moyen de traceurs géochimiques tels que les isotopes du radium (223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra) et l’actinium-227 (227Ac).

• Kirk Cochran, Stony Brook University, examinateur

• Michel Condomines, Universite de Montpellier, rapporteur

• Francis Grousset, EPOC, rapporteur

• Bruno Hamelin, CEREGE, examinateur

• Catherine Jeandel, LEGOS, directrice de recherche

• Jean-Louis Reyss, LSCE, examinateur

• Jerome Viers, GET, president du jury

Vendredi 19 Octobre 2012 à 10h, Salle Pyrénées

Fabien Durand (LEGOS, IRD)

Sujet : Implications de la salinité dans la physique de l'océan Indien Nord

Résumé :

Octobre 2010

jeudi 14 Octobre 2010 à 14h, Salle Coriolis

Bernard BOURLES (LEGOS, Cotonou)

Sujet : DESCRIPTION DE LA CIRCULATION OCEANIQUE ET DE SA VARIABILITE DANS L’OCEAN ATLANTIQUE TROPICAL 

Résumé :

      C’est dans les années 1980 que l’importance de l’Atlantique Tropical sur le climat des régions avoisinantes a été clairement mise en évidence, notamment grâce à l’expérience FOCAL-SEQUAL. Celle-ci a également permis d’observer des tourbillons et des ondes océaniques influant sur la circulation et les transports de chaleur de petite et moyenne échelles spatio-temporelles. Avec le programme WOCE des années 1990 et les mesures effectuées de la surface au fond de l’océan, le rôle de l’Atlantique Tropical sur la circulation thermohaline de grande échelle a pu également être identifié.

      Dans ce mémoire, je vais décrire mes différentes contributions aux observations et aux analyses portant sur toutes les dimensions de ce bassin Atlantique Tropical, de la surface au fond, et de l’Ouest vers l’Est et le Golfe de Guinée.

      Ces travaux m’ont amené à initier et à coordonner des programmes de recherche et de formation universitaire, qui seront également évoqués.

            Je conclurai par des perspectives de recherche spécifiques à la région Est du bassin, et d’observations, tant en terme de campagnes de mesures que de réseaux.

Juin 2009

lundi 29 Juin 2009 à 14h, Salle Coriolis

Phillipe GASPAR (CLS)

Sujet : De la physique aux écosystèmes pélagiques : un voyage turbulent en océanographie

Résumé : J’ai abordé, au cours de ma carrière, trois grands thèmes de recherche :

1. La modélisation du mélange turbulent dans la couche limite de surface de l’océan et son impact sur les interactions océan-atmosphère;

2. Le traitement et l’utilisation des mesures d’altimétrie radar en océanographie ;

3. L’observation par satellite et la modélisation des écosystèmes marins jusqu’aux échelons trophiques les plus élevés (grand prédateurs marins).

Mon exposé couvrira essentiellement ce dernier thème, abordé au sein de l’Equipe de Modélisation des Ecosystèmes Marins et Monitoring par Satellite (MEMMS) de la société CLS. Je détaillerai nos travaux et nos projets dans le domaine du suivi électronique d’animaux marins (monitoring par satellite). Je montrerai, en particulier, que ces données de suivi combinées avec des données d’océanographie spatiale fournissent des informations uniques sur la façon dont les animaux marins exploitent, ou sont contraints par, l’environnement marin dans lequel ils évoluent. On verra également comment ces informations peuvent être valorisées dans des modèles simulant l’évolution de populations d’animaux marins en réponse aux effets combinés des variations de l’environnement marin et de l’activité de pêche. Ces modèles sont appelés à devenir des outils majeurs d’aide à la gestion durable des ressources marines vivantes.

Lundi 30 mars 2009 à 14h, Salle Coriolis

Christophe Maes

Sujet : Stratification thermohaline des couches superficielles de l’Océan Pacifique équatorial ouest : observations et impacts sur le phénomène El Niño.

Résumé : Quelques études antérieures aux années 1980 mentionnent des effets potentiels de la salinité dans la stratification des couches superficielles des océans avec notamment un impact sur la température et la couche de mélange océanique. La mise en évidence d’une stratification haline au sein même des eaux situées dans l’ouest de l’Océan Pacifique équatorial va faire émerger tout un questionnement sur le rôle de la salinité dans les déplacements globaux de la « warm pool », ces eaux océaniques qui se caractérisent par une température supérieure à 28°C et qui couvrent une région supérieure à celle de l’Europe occidentale. Le mouvement de ces eaux en concert avec l’atmosphère vers le centre du bassin est à même de déclencher les perturbations associées au phénomène climatique El Niño/Southern Oscillation, ENSO. Afin de rappeler son principal rôle physique dans les échanges verticaux de chaleur entre la couche de mélange océanique et la thermocline principale, cette stratification haline a été nommée la couche barrière de sel. Cependant, la salinité n’étant pas au premier ordre impliquée dans le couplage entre l’océan et l’atmosphère les développements des réseaux d’observation pour ce paramètre ne connaîtront pas le même essor que ceux associés à la température, aux courants de surface ou bien encore aux variations du niveau de la mer observées par des marégraphes avant l’ère de l’altimétrie spatiale. Le nombre insuffisant d’observation de la salinité le long de la verticale représente une des causes du retard pris dans la considération de ce champ dans les analyses océaniques et les prévisions climatiques d’ENSO. Au début des années 2000 l’enjeu va se reporter sur la reconnaissance et l’identification de la signature haline dans les anomalies du niveau de la mer due à l’effet halostérique qui a été souvent négligé. A partir des analyses issues de cette signature, la question centrale sera de reconnaitre si la présence de la couche barrière de sel est suffisante et/ou nécessaire dans la dynamique des couches océaniques superficielles de l’Océan Pacifique ouest et dans son impact potentiel sur le phénomène ENSO. Les principaux résultats de mes travaux de recherche sur ce sujet ainsi que leurs perspectives seront présentés au cours de cet exposé.

Mercredi 8 octobre 2008 à 14h en salle Coriolis

Benoit Legrésy

Sujet : Bilan de masse de l'Antarctique.

Résumé : Le bilan de masse des calottes polaires est un enjeu pour le suivi de l'évolution du niveau global de l'océan. Ici nous verrons l'approche du bilan de masse comme un moyen d'investigation plus fin à l'échelle d'une calotte polaire aussi bien qu'à l'échelle d'un bassin de drainage d'un glacier émissaire ou d'une zone particulière. Nous verrons en quoi les mesures satellitaires permettent de décrire et contraindre ce bilan de masse. Nous verrons les possibilités et les limitations des différentes techniques qui correspondent à différentes approches. Au cours de la dernière décennie nous avons pu faire d'énormes progrès sur tous les aspects du bilan de masse de l'antarctique, notamment grâce au lancement du satellite Pirletta effectuant des mesures de plus en plus adaptées à cette problématique. Enfin un inventaire des futures missions spatiales et de leur apport à cette problématique nous permettra avoir une vision de ce qu'il est possible d'observer à différentes échéances.

jeudi 19 à 10h au CESR

Patrick Marchesiello (LEGOS, Nouméa)
Titre : Synthèse de travaux en océanographie régionale côtière

Cette soutenance se fera par visio conférence entre Nouméa, Grenoble et Toulouse
Résumé : Il a fallu environ 20 ans pour qu'émerge les modèles régionaux de nouvelle génération en océanographie. Ceux-ci sont conçus pour adresser les problèmes d'échanges entre la côte et le large et doivent donc être en mesure de résoudre une large gamme d'échelle et de processus. En parallèle des outils et en partie grâce à eux, l'océanographie côtière a murie également. Elle est sortie des bureaux d'étude et a adopté une démarche scientifique qui vise à trouver des lois universelles et des solutions statistiquement fiables, plutôt qu'à classifier les phénomènes. Ces aspects sont abordés à travers une synthèse de l'expérience de Patrick Marchesiello à l'occasion de sa soutenance d'HDR.

Mercredi 09 Avril à 10h30 en salle Pyrénées

Boris Dewitte , du Laboratoire d'Océanographie et Geophysique Spatiales (LEGOS)

Titre : « De la dynamique d'ENSO: du global au régional ou l'étude du système de Humboldt »

Résumé : El Niño/Oscillation Australe (ENSO) est le mode de variabilité climatique majeur dans le Pacifique tropical. Il existe aujourd'hui quatre grandes questions scientifiques autour de ce phénomène: Tout d'abord, (1) la question des mécanismes de sa variabilité dans le Pacifique équatorial dont deux paramètres fondamentaux sont les caractéristiques: les échanges de flux de quantité de mouvement et de chaleur entre l'océan et l'atmosphère et la variabilité de la structure verticale des ondes équatoriales ; (2) la question de sa modulation basse fréquence - comment les caractéristiques d'ENSO sont-elles modifiées par les changement de l'état moyen et en retour comment ENSO modifie-t-il cet état moyen ? - ; (3) la question de sa prévisibilité et enfin (4) celle de ses ‘téléconnexions', c'est-à-dire comment ENSO perturbe la circulation locale dans les régions éloignées du Pacifique équatorial. En filigrane de ces questions, se pose aussi celle de l'impact du changement climatique sur ENSO.
J'exposerais l'ensemble de mes travaux qui abordent ces questions en me focalisant d'une part, pour les mécanismes d'ENSO, sur ceux expliquant la variabilité décennale dans le Pacifique tropical et d'autre part, pour la question des téléconnexions, sur la région du Pacifique Sud-Est, une des régions océaniques les plus productives au monde et sous l'influence directe de la variabilité océaniqueéquatoriale. Mon travail se base sur l'utilisation conjointe de modèles dits de complexité intermédiaire et de modèles de circulation générale, les premiers permettant d'expliciter les mécanismes opérant dans les seconds. Ce travail souligne l'importance du rôle de la variabilité de la structure verticale dans le Pacifiqueéquatorial sur les instabilités couplées océan-atmosphère, une dimension non prise en compte explicitement jusqu'à présent dans les théories d'ENSO. Nous montrerons ensuite que la prise en compte des spécificités de la structure verticale des ondes équatoriales permet de mieux tirer partie du formalisme de la théorie linéaire pour l'étude et l'interprétation de la variabilité océanique dans le Pacifique Sud-Est.

Vendredi 4 avril à 15h en salle Coriolis

Florent Lyard , du Laboratoire d'Océanographie et Geophysique Spatiales (LEGOS)

Titre : "Les processus rapides de la dynamique océanique: observation et modélisation".

Résumé : La marée océanique, et plus généralement l'ensemble de la dynamique haute fréquence de l'Océan, est devenu un enjeu important dans le contexte plus général de l'océanographie physique. Sa contribution aux observations altimétriques et gravimétriques spatiales demande à être parfaitement connue pour permettre une exploitation précise de ces observations. Par ailleurs, elle interagit avec la circulation océanique au travers de mécanisme de couplages variés et complexes, et constitue un processus majeur pour la dynamique des mers côtières et de plateau et les échanges aux interfaces continent/océan. J'exposerai les approches développées pour aborder ces différentes questions, approches basées à la fois sur la modélisation numérique et l'analyse des observations du niveau de la mer, ainsi que la synthèse des principaux résultats obtenus au cours de ces dix dernières années dans le domaine de la description et la compréhension de la marée et de ses interactions avec la dynamique de l'océan. Ces travaux soulignent la nécessité de résoudre simultanément les différentes échelles spatio-temporelles de la dynamique océanique. Mon approche aujourd'hui consiste principalement à explorer pleinement cette voie, en particulier au travers de l'étude de la dynamique des ondes internes de marée et leur contribution au mélange océanique, mais aussi en poursuivant l'étude des processus non-linéaires de la marée. Elle s'appuie sur le modèle aux éléments finis T-UGOm qui apporte toute la flexibilité souhaitable pour aborder ces questions. Je présenterai les premiers éléments de cette approche mis en œuvre dans le cadre de différents chantiers d'étude.

Mardi 18 décembre 14h en salle Coriolis ,

Isabelle Dadou (LEGOS)

Sujet : "Couplages entre la physique et la biogéochimie dans l'océan"

jury: Serge Chauzy (LA) président Annick Bricaud (LOV, Villefranche/Mer) rapporteur Andreas Oschlies (IFM, Kiel, Allemagne) rapporteur Xavier Carton (LPO, Brest) rapporteur Paolo Cipollini (NOCS, Southampton, UK) examinateur Véronique Garçon (LEGOS) examinateur

Jeudi 5 avril à 14h (salle Coriolis),

Rosemary Morrow (LEGOS)

Sujet : " La dynamique océanique méso-échelle à moyenne - haute latitude observée par les données altimétriques et in-situ."

Mercredi 24 janvier 2007 à 11h (salle Coriolis, OMP)

Thierry DELCROIX

Sujet : "De la variabilite de la salinite de surface dans le Pacifique tropical : observations et analyses."