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Soutenances de Thèse

by SEMSOU last modified Sep 26, 2014 12:14 PM

Octobre 2014

Vendredi 10 Octobre à 14h00 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Marie Labatut


Titre:

 

Apports Continentaux de Fer à l’océan : Approche isotopique– Océan Pacifique Équatorial-

 

Résumé:

Dans l’océan, le cycle du fer joue un rôle essentiel sur notre climat. En effet, le fer est un élément micronutritif indispensable à la croissance phytoplanctonique. Ainsi, des variations d'apports de fer à l’océan peuvent perturber la production primaire, et donc les bilans globaux de carbone. En dépit de son importance, le cycle océanique du fer est toujours très mal connu. Dans le but de mieux le comprendre, j’ai utilisé pendant ma thèse un nouvel outil : les isotopes du fer.
    J'ai ainsi étudié l'océan Pacifique Équatorial et la région de Papouasie Nouvelle Guinée. Chaque source (rivière, aérosol, sédiment) est caractérisée par une composition isotopique qui peut être conservée sur de longues distances (4000 km). Grâce à cette empreinte, on peut identifier et quantifier les sources de fer dans l’océan ouvert. Nous avons ainsi estimé que l’une des sources les plus importantes de fer dissous à l’océan serait la libération non réductrice du fer à partir des sédiments, processus pourtant négligé par la communauté jusqu’à présent. Nos travaux mettent en évidence le rôle majeur des échanges entre la fraction dissoute et la fraction particulaire du fer dans la colonne d’eau. Ces résultats permettent de mieux comprendre les cycles biogéochimiques dans le Pacifique Équatorial, mais apportent aussi des éléments de compréhension des cycles biogéochimiques océaniques à l'échelle globale. Ces éléments devront être pris en compte pour améliorer les modèles océaniques et climatiques.

 

Jury:

 

  • Roy-Barman Matthieu (Rapporteur, Professeur, Université de Versailles-Saint Quentin, LSCE, Gif-sur-Yvettes)
  • Cardinal Damien (Rapporteur, Professeur, Université Pierre et Marie Curie, LOCEAN, Paris)
  • Bucciarelli Eva (Examinatrice, Maitre de Conférences, Université de Bretagne Occidentale, LEMAR, Plouzane)
  • Dadou Isabelle (Examinatrice, Professeur, Université de Toulouse, LEGOS, Toulouse)
  • Lacan François (Directeur de thèse, CR1, LEGOS)
  • Poitrasson Franck (Directeur de thèse, DR2, GET)

 

Décembre 2013

 

Vendredi 20 Décembre à 14h00 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Joël Sudre

Titre:

 

Circulation submésoéchelle et comportements des prédateurs marins supérieurs : Apport de l’analyse multi-échelles et multi-capteurs


Résumé:

 

L’océan est le siège de mouvements complexes à toutes échelles spatiales et temporelles. Au sein d’une circulation moyenne et globale existe une circulation secondaire peuplée de fronts, de méandres, de jets étroits, de tourbillons, que l’on nomme circulation à mésoéchelle. L’observation spatiale permet une description et une évaluation synoptique de cette dynamique à mésoéchelle au moyen de l’altimétrie et la diffusiométrie. Cette évaluation a été le premier objectif de cette thèse et a permis de développer un produit distribué à la communauté
scientifique internationale : le produit GEKCO. Cependant la description des processus submésoéchelle à plus fine résolution nécessite l’utilisation de données à super-résolution (couleur de l’eau, température de surface) qui ont la possibilité de représenter toute la complexité d’un océan en régime de turbulence pleinement développée. Une méthode à la croisée
de l’océanographie physique et de la "science de la complexité" utilisant la formulation microcanonique de la cascade multiplicative, le produit GEKCO et des images de température de la mer, a fait l’objet de la seconde partie de ce manuscrit.
La dynamique océanique étant la clef de voûte de tout le monde marin du vivant, la dernière partie de cette thèse s’est intéressée à l’impact de la circulation à mésoéchelle et à submésoéchelle sur la chaîne trophique marine en se focalisant sur ses deux extrémités. L’étude de la circulation à submésoéchelle a permis de montrer qu’elle joue un rôle prépondérant pour la biomasse marine; un rôle d’activateur en océan ouvert et un rôle d’inhibiteur dans les systèmes d’upwelling de bord Est. Différentes études sur les trajets de prédateurs marins supérieurs ont démontré la nécessité de prendre en compte la dynamique océanique pour interpréter leur comportement de navigation.

 

Composition du jury:

  • Anne Molcard, Rapporteur (ISITV - LSEET Université de Sud Toulon Var)
  • Antonio Turiel, Rapporteur (ICM-CMIMA-CSIC)
  • Christine Provost, examinatrice(LOCEAN)
  • Chistophe Guinet,examinateur (CEBC)
  • Simon Benhamou, examinateur (CEFE)
  • Serge Chauzy, examinateur (LA)
  • Véronique Garçon, Directrice (LEGOS)
  • Hussein Yahia, Directeur (INRIA-Bordeaux)

 

Mercredi 18 Décembre à 14h00 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Jérôme Lefèvre

 

Titre:

Influence du dégazage volcanique du Vanuatu sur la composition en aérosols et les propriétés nuageuses de la Zone de Convergence du Pacifique Sud : observations et modélisation

Résumé:

 

La Zone de Convection du Pacifique Sud est le siège d’une importante activité volcanique de dégazage continue de SO2 à l’origine de la formation de particules sulfatées. Une étude régionale combinant observations multi-satellites (OMI, CALIOP, MODIS) et modélisation couplant dynamique et chimie atmosphérique (WRF-Chem/GOCART) est conduite de manière à décrire le rôle du dégazage volcanique troposphérique sur la composition atmosphérique en aérosols. Cette approche permet d’identifier des limitations dans les mesures satellites et d’isoler les facteurs contrôlant le budget du soufre et la variabilité spatio-temporelle de l’épaisseur optique des aérosols observée par MODIS. Mais les panaches volcaniques contrôlent également les propriétés physiques de la basse couche nuageuse. Les mesures satellites des nuages (CloudSat et MODIS) révèlent l’augmentation de l’albédo des nuages bas et la réduction de la pluviosité sous l’effet des particules sulfatées. Les variations de l’albédo avec la pollution dépendent des conditions de stabilité et du taux d’humidité dans la zone d’inversion.

 

 

Composition du jury:

  • M. Yves BALKANSKI, Rapporteur (LSCE)
  • M. Laurent MENUT, Rapporteur (LMD)
  • M. Jean-Luc ATTIE, Examinateur (LA)
  • M. Rémy ROCA, Examinateur (LEGOS)
  • M. Christophe MENKES, Directeur de thèse (LOCEAN)
  • M. Patrick MARCHESIELLO, Directeur de thèse (LEGOS)

Novembre 2013

Vendredi 29 Novembre à 14h00 en Salle Lyot

(Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Rajesh Pandey

 

Titre:

Etude des bassins fluviaux en Inde par Télédétection


Résumé:

La télédétection est considérée comme un outil important pour étudier l'hydrologie continentale. Elle est utilisée pour estimer les variations de niveau d'eau dans les rivières, les lacs et les plaines inondables, aussi que pour la cartographie des inondations et des zones humides et le suivi de la variation spatio-temporelle des masses d'eau à l'échelle mondiale. L'objectif de cette thèse est d'analyser l'observation de différents types de missions satellitaires: l'altimétrie radar, l’imagerie et la gravimétrie. L'altimétrie satellitaire est couramment utilisée pour l'estimation des niveaux d’eau des lacs, des rivières, et des zones inondées. L’altimétrie, combinée à des données in situ permet de calculer les débits des rivières, et combinées à de l’imagerie permet de déterminer des variations de volume d’eau dans les zones inondées ou les lacs.

Dans cette thèse, l'altimétrie a été utilisée sur les grands fleuves indiens, et a en particulier permis de calculer les débits dans le delta du Gange et du Brahmapoutre dans la baie du Bengale. Par ailleurs nous avons analysé la dynamique des inondations dans le bassin du Gange et plus précisément dans le nord de l’état de Bihār le long de la rivière Kosi (affluent du Gange) en utilisant des données d’imagerie et d’altimétrie combinées. Enfin les observations de la mission gravimétrique GRACE ont également été utilisées pour étudier la variation de stock d’eau dans les bassins du Gange.

 

Composition du jury:

  • M. CHAUZY Serge
  • M. SCHUM C.K.
  • Mme SEYLER Frédérique
  • M. TIWARI Virendra
  • M. CALMANT Stéphane (directeur de thèse, LEGOS)
  • M. CRETAUX Jean-François (co-directeur de thèse, LEGOS)

 

Jeudi 28 Novembre à 14h00 en Salle Coriolis

(Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Swen Jullien

 

Titre:

Interactions océan-atmosphère au sein des cyclones tropicaux du Pacifique Sud : processus et climatologie


Résumé:

Les interactions océan-atmosphère sont essentielles pour la formation et l'évolution des cyclones tropicaux. La chaleur contenue dans les océans tropicaux est le carburant des cyclones. En retour, les vents extrêmes des cyclones injectent de l'énergie mécanique dans l'océan et modifient sa structure. Un refroidissement de surface est observé sur la trace des cyclones et peut à son tour rétroagir sur l'intensité des cyclones.

Les principaux objectifs étaient de comprendre les processus couplés à l'échelle du cyclone et de caractériser la robustesse et l'impact climatique de ces processus sur un grand nombre d'événements et de saisons afin de combler une lacune entre les études de cas et  les études climatiques à faible résolution. 

 

L'étude de la réponse océanique aux cyclones et de sa rétroaction a permis de souligner l'importance de la dynamique océanique et atmosphérique et tend à contredire les estimations extrêmes faites précédemment à partir de modèles théoriques simplifiés. L'impact des cyclones sur le climat est probablement surestimé dans les études qui négligent les processus d'advection et la réémergence d'anomalies océaniques en surface durant l'hiver. 

La rétroaction négative du refroidissement de surface induit par les cyclones est également surestimée dans les études théoriques en raison des fortes hypothèses faites sur les échelles de temps impliquées dans le processus d'intensification des cyclones. De même, la structure océanique à grande et moyenne échelle est souvent négligée (par exemple dans les indices de cyclogenèse), alors qu'elle module fortement les mécanismes de couplage. 

 

Composition du jury:

 

  •  Mme Pascale BRACONNOT, Rapporteur (LSCE)

  • M. Bernard BARNIER, Rapporteur (LGGE/LEGI)
  • M. Franck ROUX, Examinateur (LA)
  • M. Fabrice CHAUVIN, Examinateur (CNRM)
  • M. Patrick MARCHESIELLO, Directeur de thèse (LEGOS)
  • M. Christophe MENKES, Directeur de thèse (LOCEAN/IRD Nouméa)
  • M. Nick HALL, Invité (LEGOS, UPS)

 

 

Samedi 3 Novembre à 15h00 Amphithéatre 

de l'ISBA, Cotonou, Bénin

 

Casimir Da-Allada

 

Titre : La salinité de la couche de surface océanique dans l'océan Atlantique tropical:

variabilités saisonnière à interannuelle

 

Résumé:

Dans l’océan Atlantique tropical caractérisé par une couche de mélange peu profonde (quelques dizaines de mètres d’épaisseur), la salinité joue avec la température un rôle essentiel dans les échanges océan - atmosphère car elle peut moduler l’épaisseur de cette couche et contribuer ainsi à réguler les échanges entre la surface et les couches plus profonde de l’océan. La salinité de surface est aussi un bon indicateur des flux d’eau douce (atmosphérique ou continentale) à la surface de l’océan.

Pour étudier la variabilité de la salinité de surface (SSS) dans l’océan Atlantique tropical aux échelles de temps saisonnières à interannuelles, nous avons utilisé des observations in-situ et satellitaires et des résultats de la modélisation océanique. Nous avons montré que la densité et la qualité des observations disponibles permettent de calculer le bilan de sel dans la couche de mélange dans le bassin Atlantique tropical. Ce bilan de sel de la couche de mélange est beaucoup plus sensible aux courants de surface qu’aux flux d’eau douce. Les mécanismes qui modulent la variabilité de la SSS dans l’Atlantique tropical et plus spécifiquement dans la région du Golfe de Guinée ont été déterminés. Il ressort qu’à l’ouest et au nord-est du bassin tropical, la variabilité saisonnière de la SSS est pilotée par l’advection et les flux d’eau douce alors qu’au centre du bassin, c’est principalement les flux d’eau douce qui contrôlent le bilan de sel. Par contre, dans le Golfe de Guinée, les flux d’eau douce ne jouent pas un grand rôle dans le bilan de sel, le cycle saisonnier de la SSS résultant en un équilibre entre les processus verticaux (advection et diffusion) qui augmentent la SSS et l’advection horizontale qui la diminue. La variabilité interannuelle de la SSS étudiée spécifiquement dans le Golfe de Guinée révèle que, dans les régions nord et équatoriale, les changements de SSS sont dus à des changements des précipitations et d’évaporation et les changements dans les processus océaniques (advection et diffusion verticale). Au sud de ces régions, seuls les changements dans les processus océaniques peuvent expliquer les anomalies de SSS. On a observé une salinisation au nord-est du Golfe de Guinée durant la période 2002-2009 qui résulte d’une diminution des pluies et une augmentation de l’évaporation dans la région. Enfin, nous avons montré que les runoffs ont pour rôle d’amplifier le signal de la SSS et qu’ils ont un impact sur la profondeur de la couche de mélange, les courants de surface et la température de surface de la mer.

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Composition du jury:


    • Norbert Hounkonnou, Pr, CIPMA/UAC, Cotonou, Bénin
    • Abel Afouda, Pr., FAST/UAC, Cotonou, Bénin
    • Nick Hall, Pr., UPS/LEGOS/OMP, Toulouse, France
    • Gaël Alory, Phys.Adj., UPS/LEGOS/OMP, Toulouse, France
    • Bernard Bourles, Dr. IRD/LEGOS, Brest, France Vietnam,
    • Yves Gouriou, Dr., IRD/IMAGO, Brest France
    • Yves Kouadio, MC, Université Houphouët Boigny, Cocody, Abidjan, Côte d’Ivoire
    • Yves
  • du Penhoat, Dr., IRD/CRHOB, Cotonou, Bénin

Octobre 2013

Mardi 15 Octobre à 14h00 en Salle Coriolis

(Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Audrey Hasson

 

Titre: Etude diagnostique de la variabilité de la salinité de surface dans l' Ocean Pacifique tropical. Apport des données SMOS

 

Résumé:

La salinité est un paramètre clé de l’océan car elle impacte la dynamique océanique par la densité. Elle est considérée comme une Variable Climatique Essentielle. La distribution du sel dans l’océan est le résultat d’un équilibre subtile entre le forçage de surface (Evaporation moins Précipitation), l’advection horizontale de sel (aux basses et hautes fréquences) et le forçage vertical de sub-surface (entrainement et mélange), chacun de ces termes étant d’égale importance. Même si ces processus sont bien connus de façon qualitative, quantifier l’effet de chacun d’entres eux est un challenge et toujours une question ouverte. Mon travail de thèse a pour but de : a) quantifier les mécanismes responsables de la variabilité de la salinité de surface dans l’Océan Pacifique tropical (principalement aux échelles saisonnières et interannuelles), b) décrire et évaluer les processus à l’origine des variations de salinité de surface pendant l’évènement La Nina de 2010-2011 et c) analyser la formation et la variabilité du noyau de maximum de sel de l’Océan Pacifique subtropical (aux mêmes échelles de temps). Pour se faire, différents jeux de données sont utilisés conjointement : des observations de salinité in situ principalement des bateaux marchands et des profileurs Argo, des données de salinité de surface dérivées du nouveau satellite SMOS ainsi que d’autres produits issus de mesures satellitaires tels que les précipitations, l’évaporation et les courants de surface. Une simulation spécifique d’un modèle forcé est aussi employée.

 

Composition du jury:

 

  • M. Jerome VIALARD, Rapporteur, LOCEAN
  • M. Gilles REVERDIN, Rapporteur, LOCEAN
  • Mme Jacqueline BOUTIN, Examinateur, LOCEAN
  • Mme Fabienne GAILLARD, Examinateur, LPO Ifremer
  • M. Jordi FONT, Examinateur, Institut de Ciències del Mar CMIMA-CSIC
  • M. Thierry DELCROIX, Directeur de thèse, LEGOS
  • M. Nicolas REUL, Examinateur, LOS Ifremer
  • M. Nick HALL, Examinateur, UPS

 

Septembre 2013

Vendredi 20 septembre à 10h30 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Thomas Flament

 

Titre : Variations de hauteur de la calotte antarctique par altimétrie radar par satellite: amincissement dynamique, vidanges de lacs sous-glaciaires et autres curiosités

 

Résumé:

La calotte polaire Antarctique est une région immense et peu accessible, ce qui ne l'empêche pas d'être partie intégrante du système climatique planétaire. Pour mieux comprendre son fonctionnement et prévoir ses réactions face à un climat qui évolue, les mesures satellites sont des outils précieux.

Dans ce travail, nous exploitons l'un de ces capteurs satellites : l'altimètre radar d'Envisat. Cet instrument permet de mesurer la hauteur de la surface de la calotte et, par des mesures répétées dans le temps, son évolution temporelle.

A partir de ce jeu de données, nous explorons les changements de volume de la calotte sur une période de 8 ans, entre 2002 et 2010. Cette période est très courte en regard de certains phénomènes agissant sur la calotte mais permet néanmoins de détecter d'importants changements, dûs à des excès de précipitations ou à une accélération de l'écoulement de la glace. Par ailleurs, la densité spatiale et temporelle de l'échantillonnage d'Envisat permet d'observer des événements rapides (quelques mois) et localisés (quelques kilomètres) tels que des vidanges de lacs sous-glaciaires. Ces phénomènes sont encore mal connus et l'altimétrie est un des principaux outils aptes à les observer.

La manière dont l'onde radar est réfléchie et rétrodiffusée par la surface de la calotte est un problème complexe, principalement parce que le manteaux neigeux est lui-même changeant et complexe. Dans nos travaux, nous évoquons l'état de l'art de la compréhension des phénomènes impliqués.

Nous terminons ces travaux par une ouverture sur les techniques qui permettrons d'avancer dans la compréhension des calottes polaires : nouveaux altimètres, séries de données plus longues, fusion de jeux de données provenant de capteurs différents et complémentarité avec les données in situ.


Composition du jury:

  • Frédérique Rémy, DR, LEGOS
  • Nick Hall, Prof, UPS 
  • Catherine Ritz, DR, LGGE Grenoble
  • Jean Tournadre, IR, IFREMER Brest
  • Catherine Prigent, DR, LERMA, Paris

MAI 2013

Mardi 21 mai à 13h00 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Minh Nguyen

 

Titre : Caractéristiques des marées dans le Golf du Tonkin

 

Résumé:

Le golfe du Tonkin, située dans la mer de Chine du Sud, est une zone de fort intérêt écologique, touristique et économique. Améliorer notre connaissance de ses processus hydro-sédimentaires est d'une grande importance pour le développement durable de cette région. L'objectif scientifique de cette étude est de revoir les processus physiques dominants qui caractérisent la dynamique des marées dans le golfe du Tonkin en utilisant un modèle performant et la combinaison de toutes les données disponibles. Une attention particulière est donc accordée à un examen croisé du modèle, des marégraphes et de l'altimétrie en zone côtière, ainsi qu’à l'étalonnage du modèle dérivé d'un ensemble d'expériences de sensibilité aux paramètres. Le bilan d’énergie des marées du golfe (flux d'énergie et de dissipation) est ensuite analysé et ses propriétés de résonance sont évaluées et comparées avec des modèles idéalisés et les observations. Ensuite, la marée résiduelle eulérienne et lagrangienne est évaluée. Enfin, on montre que le mélange de marée ne suffit pas à expliquer les structures frontales observées et associées à des concentrations élevées de chlorophylle.


Composition du jury:

  • Isabelle Dadou, Professeur, Univ. Toulouse III, Toulouse, Présidente
  • Nguyen Thong, Professeur, Univ. Polytechnique de HCM, Ho Chi Minh, Vietnam, Rapporteur
  • Bruno Blanke, DR, CNRS, LPO, Brest, Rapporteur
  • Nguyen Kim-Dan, Professeur, Univ. Paris-Est, Paris, Rapporteur
  • Patrick Marchesiello, DR2, IRD, LEGOS, Toulouse, Directeur de thèse
  • Dinh Van Uu, Professeur, l’Université des Sciences de Hanoï, Vietnam, Directeur de thèse
  • Sylvain Ouillon, DR2, IRD, LEGOS, Toulouse, Directeur de thèse
  • Nguyen Minh Huan, Ass. Prof., Univ. des Sciences de Hanoi, Vietnam, Examinateur

MARS 2013

Vendredi 22 mars à 15h30 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Sandrine Mulet

 

Titre : Apport de la mission gravimétrique GOCE pour l'analyse de la circulation océanique

 

Résumé:

L'altimétrie a révolutionné notre connaissance de la circulation de surface. Cependant, ce système de mesure ne permet pas, à lui seul, d'observer la hauteur absolue de l'océan par rapport à son niveau au repos : le géoïde. Une bonne connaissance du géoïde est alors requise mais elle fait défaut aux courtes longueurs d'ondes. Pour contourner cette difficulté, depuis 20 ans, l'altimétrie est utilisée pour mesurer les anomalies de hauteur de l'océan jusqu'à une dizaine de kilomètres de résolution le long de la trace et avec une précision centimétrique. En parallèle, des missions de gravimétrie spatiale ont été lancées pour améliorer notre connaissance du géoïde. GOCE est la dernière en date et a pour objectif de résoudre le géoïde avec une précision de 1 cm à 100 km de résolution.

Dans cette thèse, les améliorations permises par la mission GOCE pour convertir les anomalies de hauteur de l'océan en hauteurs absolues sont identifiées. Profitant de la plus haute résolution des modèles de géoïde GOCE, nous proposons ensuite une nouvelle méthode d'estimation des hauteurs absolues qui ne passe pas par le calcul d'anomalies contrairement à la méthode classique.

L'étude de la circulation océanique ne saurait se limiter à la surface de l’océan. C’est pourquoi, en se basant sur l’équation du vent thermique, nous proposons une méthode de combinaison entre les observations de surface et les mesures in-situ qui échantillonnent la colonne d’eau pour construire un champ de vitesse globale 3D. L’utilisation de ce champ 3D pour l’étude de la circulation méridienne de renversement est testée et donne des résultats cohérents avec des données indépendantes.

 

Composition du jury:

  • Jérôme BENVENISTE (ESA), Examinateur
  • Isabelle DADOU (UPS-LEGOS), Examinatrice
  • Sarah GILLE (SCRIPPS), Rapporteuse
  • Fabrice HERNANDEZ (IRD-Mercator Océan), Examinateur
  • Rosemary MORROW (LEGOS), Co-directrice
  • Gilles REVERDIN (CNRS-LOCEAN), Examinateur
  • Marie-Hélène RIO (CLS), Directrice
  • Sabrina SPEICH (UBO-LPO), Rapporteuse

 

DECEMBRE 2012

Jeudi 20 décembre à 14h00 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Mélanie Grenier

 

Titre : Le rôle du Pacifique Tropical Sud-Ouest dans la fertilisation du Pacifique Équatorial : Couplage dynamique et multi-traceur 

Résumé :

Les eaux du Sous-Courant Équatorial (EUC) alimentent le Pacifique Équatorial Central et Est et participent fortement aux caractéristiques des propriétés physiques, géochimiques et nutritives de la langue d’eau froide. Il est par conséquent crucial de comprendre l’origine et les propriétés physiques et géochimiques des sources de l’EUC. C’est l’enjeu de cette étude. Sur la base des résultats physiques et géochimiques obtenus dans le Pacifique Sud-Ouest et Équatorial, apportés par la résolution fine d’une simulation interannuelle d’un modèle de circulation générale océanique et d’un jeu de mesures relativement dense de marqueurs géochimiques, une approche nouvelle est proposée. Cette approche valorise le couplage modèle physique/mesures géochimiques comme un puissant outil pour contraindre les cycles biogéochimiques dans l’océan, jusqu’ici basé sur des quantifications de transport relativement « grossières » et une faible résolution spatiale de données géochimiques.

 

 

 

Pour les plus curieux, un peu plus de détail s’ensuit :

Les eaux constituant l’EUC présentent une large gamme de températures et de salinités qui expliquent l’hétérogénéité des propriétés de la langue d’eau froide et participent à la variabilité décennale d’ENSO. Dans ce contexte, nous avons déduit d’un modèle océanique et d’un outil de suivi lagrangien les sources majeures de l’EUC et leurs trajectoires et nous avons quantifié l’évolution de leur transport entre la partie ouest (156°E) et la partie centrale de l’EUC (140°W). Nous nous sommes aussi intéressées à l’évolution des propriétés hydrologiques de ces sources entre 10° N/10°S et l’équateur. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l’importance de la contribution des eaux transportées par les courants de bord ouest (WBCs), contribution dominée par les apports issus de la Mer des Salomon.

 

Au cours de la dernière décennie a été proposée l’hypothèse que le contenu nutritif de la zone High Nutrients – Low Chlorophyll (HNLC) du Pacifique Équatorial Est provient essentiellement des marges continentales de Papouasie Nouvelle-Guinée. Sur une base de circulation bien documentée, grâce à la première partie de cette étude, nous avons vérifié cette hypothèse à l’aide de mesures de traceurs géochimiques in situ, les Eléments Terres Rares, et en particulier la composition isotopique du Nd, qui marquent les origines de la matière continentale présente dans l’eau de mer et aident à quantifier les processus par lesquels elle y parvient. Nous avons ainsi pu souligner un enrichissement progressif des eaux le long des îles du Pacifique tropical sud et un contenu géochimique souvent maximum le long des côtes de PNG. Un apport provenant des côtes d’Amérique Latine est envisagé pour les eaux s’écoulant sous l’EUC. Les résultats obtenus de la mesure des deux traceurs convergent vers l’hypothèse que le principal processus d’apport géochimique est la dissolution de matériel sédimentaire lors du contact des masses d’eau le long des côtes. Leurs évolutions suggèrent cependant une perte de matériel dissous vers la marge sédimentaire par adsorption sur les particules, très abondantes à l’embouchure des fleuves.

 

Le couplage du traceur virtuel – les trajectoires modélisées – et du traceur réel – les éléments géochimiques – a permis de quantifier les flux géochimiques des eaux alimentant l’EUC, et ainsi la zone HNLC. Par ce couplage, nous avons pu déterminer les zones d’enrichissement des couches supérieures et inférieures de la thermocline transitant par les WBCs sud, entre leurs régions de subduction et l’amont de l’EUC. Si les eaux de la thermocline supérieure semblent s’enrichir principalement le long des côtes des îles du Pacifique tropical sud, celles de la thermocline inférieure bénéficieraient en plus d’un fort apport le long des côtes de PNG, très favorable pour une éventuelle réalimentation de la zone HNLC.

 

 

 

 

Mots-clé : Sources du Sous-Courant Équatorial ; Modèle océanique ¼° ; Approche lagrangienne quantitative ; Enrichissement géochimique ; Eléments Terres Rares ; Composition isotopique de Néodyme ; Couplage physique/géochimique ; Quantification des flux d’échanges.


Composition du Jury:

  • Kazuyo Tachikawa (CNRS-CEREGE) : Rapporteuse
  • Jérôme Vialard (IRD-LOCEAN) : Rapporteur
  • Matthieu Roy-Barman (CNRS-LSCE) : Examinateur
  • Bruno Blanke (CNRS-LPO) : Examinateur
  • Isabelle Dadou (UPS-LEGOS) : Présidente de jury
  • Catherine Jeandel (CNRS-LEGOS) : Directrice de thèse
  • Sophie Cravatte (IRD-LEGOS) : Co-directrice de thèse

_______________________________

Lundi 17 décembre à 14h00 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Christine LION

 

Titre: Simulation des données haute résolution de la mission Surface Water and Ocean Topography (SWOT) et applications à l'étude de l'estuaire de l'Amazone


Résumé:


    La thèse s'est déroulée dans le cadre de la préparation de la mission Surface Water and Ocean Topography (SWOT). Lancement prévu en 2020, elle nait d'une collaboration entre le JPL/NASA, le CNES et l'agence spatiale canadienne. L'instrument principal est un interféromètre en bande Ka. Cette mission est l'un des premiers altimètres imageurs dédié à l'étude des eaux de surface continentale. Elle fournira des informations d'élévation des surface d'eau, de pente et débit de fleuve et de variation de volume dans le cas des lacs. Durant cette thèse, plusieurs outils ont été développés afin d'estimer les erreurs de la future mission et de créer des données synthétiques (élévation de surface d'eau): modélisation des coefficients de rétrodiffusion radar, simulateur interférométrique (étude du phénomène de repliement), simulateur d'image radar et simulateur d'élévation de surfaces. Suite à cela une étude a été consacrée au cas particulier de l'estuaire de l'Amazone, modélisé à l'aide du modèle hydrodynamique T-UGOm. L'objectif était de tester les limites de mesures de l'instrument à un cas extrême, dont notamment des mesures de débit et d'élévation affectées par la présence de la marée.


Composition du Jury:

  • Jean-François Crétaux (LEGOS, Toulouse) co-directeur de thèse
  • Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry (CESBIO, Toulouse) examinateur
  • Roger Fjortoft (CNES, Toulouse) co-directeur de thèse
  • Benoît Laignel (M2C Université de Rouen, Rouen) examinateur
  • Florent Lyard (LEGOS, Toulouse) directeur de thèse
  • Catherine Prigent (LERMA, Observatoire de Paris, Paris) rapporteuse
  • Christian Puech (IRSTEA, Montpellier) examinateur
  • Frédérique Seyler (ESPACE-DEV, Cayenne et Montpellier) rapporteuse
  • Hervé Yésou (SERTIT, Strasbourg) examinateur

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Mercredi 12 décembre à 13h30 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Florent GASPARIN

 

Title: Caractéristiques des Masses d'eau, Transports de Masse et Variabilité de la Circulation Océanique en mer de Corail


Titre: De la diversité des évènements ENSO et des tendances climatiques associées au cours des 50 dernières années dans l’océan Pacifique tropical


Résumé:


    Les eaux de thermocline (~300 m de profondeur) de l'Océan Pacifique sud-ouest ont été identifiées comme contribuant à la modulation basse fréquence du phénomène climatique El Niño - Southern Oscillation (ENSO). Ces eaux sont transportées vers l'ouest par le Courant Equatorial Sud (SEC) qui se divise en différents jets et courants de bord ouest à la rencontre des nombreuses îles et archipels de la région (Fidji, Vanunatu, Nouvelle Calédonie). Entre 10°S et 20°S, ces eaux entrent en mer de Corail sous la forme de deux jets zonaux : le Jet Nord Calédonien et le Jet Nord Vanuatais. Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés à documenter la circulation océanique à l'aide de données hydrologiques issues de campagnes océanographiques (1993-2010) en adoptant deux méthodes d'inversion complémentaires : le "modèle inverse en boite" renseignant sur les principaux transports de masse et l' "analyse multi-paramétrique optimale" concernant la répartition et le mélange des masses d'eau. Nous avons ensuite abordé la variabilité interannuelle pour replacer ces analyses et déterminer les impacts sur la circulation en utilisant un modèle numérique au 1/10° et une méthode de reconstruction de profils hydrologiques basée sur l'altimétrie.


Composition du Jury:

  • Sabine Arnault (IRD-LOCEAN), Examinatrice
  • David Behringer (NOAA-NCEP), Rapporteur
  • Isabelle Dadou (UPS-LEGOS), Présidente du jury
  • Alexandre Ganachaud (IRD-LEGOS), Co-directeur
  • Véronique Garçon (CNRS-LEGOS), Examinatrice
  • Christophe Maes (IRD-LEGOS), Directeur
  • Sabrina Speich (UBO-LPO), Rapporteuse
  • Jérome Vialard (IRD-LOCEAN), Examinateur

OCTOBRE 2012

Jeudi 25 octobre à 10h00 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

 

Awnesh Singh

 

Title: Contrasting the flavors of ENSO and related trends in the tropical Pacific Ocean in recent decades


Titre: De la diversité des évènements ENSO et des tendances climatiques associées au cours des 50 dernières années dans l’océan Pacifique tropical


Abstract:

This thesis analyses the main features of the Eastern (EP) and Central (CP) Pacific El Niño Southern Oscillation (ENSO) events using 1950-2010 observed and modeled data. Using various analysis techniques, it is found that the CP El Niño differs from the canonical EP El Niño in terms of amplitude and location of maximum/minimum sea surface temperature, sea surface salinity and sea level anomalies, and the recharge-discharge dynamical mode. The long-term trends due to the EP and CP ENSO are further analysed and it is found, for example, that the influence of CP El Niño accounts for up to 30% of the observed warming/freshening trends in the western-central equatorial Pacific.


Composition du Jury:

  • Jacqueline BOUTIN (LOCEAN/IPSL), Examinatrice
  • Sophie CRAVATTE (IRD/LEGOS), Examinatrice
  • Thierry DELCROIX (IRD/LEGOS), Directeur de thèse
  • Yves GOURIOU (IRD/IMAGO), Rapporteur
  • Eric GUILYARDI (CNRS/LOCEAN), Rapporteur
  • Nick HALL (Université Toulouse III), Examinateur
  • Christophe MENKES (IRD/LOCEAN), Examinateur
  • Laurent TERRAY (CERFACS), Examinateur

Vendredi 19 octobre à 14h00 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)


Benoit Meyssignac

Titre : La Variabilité Régionale du Niveau de la Mer


Résumé:

Au cours du XXème siècle, les mesures marégraphiques ont permis d'estimer la hausse du niveau de la mer global à 1.7 mm.a-1. Depuis deux décennies, les observations faites par les satellites altimétriques indiquent une hausse du niveau de la mer plus rapide, de 3.2 mm. a-1 sur la période 1993-2011. Grâce à leur couverture quasi-globale, les observations spatiales ont aussi révélé une forte variabilité régionale dans la hausse du niveau de la mer qui dépasse de beaucoup la hausse moyenne globale dans de nombreuses régions du globe. Cette composante régionale qui s'ajoute à la hausse globale pour donner le niveau de la mer total local, est essentielle dans l'étude des impacts de la hausse du niveau de la mer sur les régions côtières et les îles basses. Dans cette thèse, nous analysons les observations de la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer, nous proposons une reconstruction de cette variabilité régionale depuis 1950 (i.e. avant l'avènement de l'altimétrie spatiale) et nous étudions ses causes et ses origines.
Tout d’abord, nous proposons une reconstruction de la variabilité régionale du niveau de la mer dans le passé (avant la période altimétrique) en combinant des données marégraphiques avec les structures spatiales propres de l'océan déduites des modèles d'océan. Cette méthode permet de reconstruire le niveau de la mer en 2 dimensions depuis 1950, sur la majeure partie du globe, avec une résolution proche de celle de l'altimétrie spatiale.
Ensuite, nous appliquons la méthode de reconstruction pour estimer la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer passée dans trois régions sensibles au réchauffement climatique : le Pacifique tropical, la mer Méditerranée et l'océan Arctique. Nous en déduisons pour ces régions la hausse totale ( régionale plus moyenne globale) du niveau de la mer local au cours des dernières décennies. Pour les sites où l'on dispose de mesures du mouvement de la croûte terrestre, nous évaluons la hausse local du niveau de la mer relatif (i.e. hausse du niveau de la mer totale plus mouvement de la croûte local) depuis 1950. Le but est de permettre les études de l'impact local de la hausse du niveau de la mer aux échelles climatiques.
Enfin, nous analysons l'origine de la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer pour déterminer si elle est due à l'activité anthropique ou si elle résulte de la variabilité naturelle du système climatique. Nous nous focalisons sur le Pacifque tropical qui est marqué par une très forte variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer depuis 1993. Grâce a la reconstruction du niveau de la mer depuis 1950, nous montrons que cette variabilité régionale récente (17 dernières années) n'est pas stationnaire dans le temps mais qu'elle fluctue en lien avec une basse fréquence du mode de variabilité ENSO. Avec les modèles de climat du projet CMIP3, nous montrons de plus que cette variabilité régionale est essentiellement d'origine naturelle (variabilité interne du système climatique) et que l'impact anthropique y est trop faible pour l'instant pour y être détecté.


Mots clefs
 :

Hausse du niveau de la mer, changement climatique global, impacts, altimétrie spatiale, Argo, GRACE, variabilité régionale, fluctuations décennales, reconstruction du niveau de la mer, variabilité climatique naturelle, impacts anthropiques.


Composition du Jury:
  • Anny Cazenave (CNES/LEGOS) - Directrice de thèse
  • Don Chambers (University of South Florida) - Examinateur
  • Isabelle Dadou (UPS/LEGOS) - Présidente du Jury
  • Gilles Reverdin (CNRS/LOCEAN) - Rapporteur
  • David Salas y Melia  (CNRM) - Examinateur
  • Jasques Verron (CNRS/LEGI) - Rapporteur
  • Detlef Stammer (Universitat Hamburg) - Examinateur
  • Laurent Terray (CERFACS) - Examinateur  

Jeudi 18 octobre à 14h00 en Salle Coriolis(Observatoire Midi-Pyrénées)


Sulian THUAL

Titre : Modèles Réduits pour l’étude de la Modulation des Mécanismes de l’Oscillation Australe El Niño

 


Résumé:

L’Oscillation Australe El Niño (ENSO), qui alterne les évènements El Niño et La Niña, modifie dramatiquement les conditions climatiques du Pacifique équatorial d’une année sur l’autre. La compréhension et la prévision d’ENSO sont des enjeux scientifiques majeurs, car les mécanismes mis en jeu sont multiples et complexes. Ils impliquent un couplage entre l’océan et l’atmosphère et varient au cours du temps. Cette thèse documente certains des mécanismes fondamentaux d’ENSO, à travers le développement d’une hiérarchie de modèles de complexité croissante. Ces outils permettent l’identification de différents régimes d’ENSO dans les observations et modèles, notamment en termes de stabilité, processus dominants, structure, sensibilité à l’état moyen et prévisibilité. 

La présentation sera focalisée sur le mécanisme populaire de recharge/décharge du contenu thermique équatorial et proposera des perspectives d’applications pour les prévisions saisonnières et l’analyse des projections climatiques. Le rôle de la stratification océanique et les changements de variabilité au cours des récentes décennies seront notamment abordés à l'aide des outils proposés.

 

Mots clefs : Oscillation Australe El Niño, Processus de Recharge/Décharge, Modèles Conceptuels et Intermédiaires, Assimilation de Données, Stratification Océanique, Instabilités Couplées



Composition du Jury:

  • Boris Dewitte (LEGOS/IRD) - Directeur(s) de thèse
  • Nadia Ayoub (LEGOS/CNRS) - Directeur(s) de thèse
  • Nick Hall (LEGOS/UPS) - Président du Jury
  • Fei-Fei Jin (Univ. of Manoa, Hawaï) - Rapporteurs
  • Gilles Reverdin (LOCEAN/CNRS) - Rapporteurs
  • Xavier Rodó (IC3, Barcelone) - Examinateurs
  •  Francis Codron (LMD) - Examinateurs


Lundi 1 octobre à 10h00 en Salle Coriolis(Observatoire Midi-Pyrénées)


Justyna Jonca

Titre : Electrochemical methods for autonomous monitoring of chemicals (oxygen and phosphate) in seawater: Application to the Oxygen Minimum Zone”

Résumé:

Developing new sensors for improving our understanding of the coupled biogeochemical cycles constitutes an immense challenge. Electrochemistry provides promising reagentless methods by going further in miniaturization, decreasing the response time and energy requirements and thus increasing our observing capacities in the ocean. This study is focused on phosphate and oxygen, two key compounds of the marine ecosystems. Improvement of the amperometric STOX sensor for ultra-low oxygen detection in seawater is presented. The improvement was achieved by changing sensor construction and preliminary studies showed higher sensitivity and faster response time. A novel electrochemical method for phosphate detection was developed. The method is based on anodic oxidation of molybdenum in seawater in order to form the phosphomolybdic complex, electrochemically detectable by means of amperometry or voltammetry. Thanks to special construction of an electrochemical cell including specific membrane technology, the method does not require addition of reagents and is free from silicate interferences. The method was tested during Pelagico 1011-12-BIC OLAYA cruise offshore Peru in 2010. The Peruvian water masses analysis was also performed using data collected during this cruise.

Composition du Jury:
    • Véronique Garçon (Directrice de Recherches, CNRS, LEGOS, Toulouse) : directrice de thèse
    • Maurice Comtat (Professeur, LGC, Université Paul Sabatier Toulouse III) : co-directeur de thèse
    • George Luther III (Professeur, Université de Delaware) : rapporteur
    • Douglas Connelly (Senior Scientist, National Oceanography Centre, Southampton): rapporteur
    • Niels Peter Revsbech (Professeur, Université d’Aarhus) : examinateur
    • Jean Louis Marty (Professeur, Université de Perpignan) : examinateur
    • Marek Trojanowicz (Professeur, Université de Varsovie) : examinateur

    MARS 2012

    Jeudi 27 mars à 13h30 en Salle Coriolis(Observatoire Midi-Pyrénées)


    Renaud Dussurget

    Titre:Apport de l’altimétrie à l’étude des tourbillons à méso et subméso-échelle : application régionale au Golfe de Gascogne

    Résumé:

    Le Golfe de Gascogne, dans l’Atlantique Nord Est, est le théâtre d’une dynamique océanique particulièrement complexe dans laquelle le courant de pente joue un rôle sur le développement de structures (sub)méso-échelles au large, contribuant aux échanges des eaux et des traceurs océaniques (chaleur, nutritifs) entre le plateau continental et le large.
    Grâce aux longues séries temporelles et sa précision, l’altimétrie est un outil idéal pour l’observation de tels processus. Du fait de la dynamique régionale, il est nécessaire de bénéficier des récents travaux sur l’altimétrie côtière pour étudier cette dynamique. Dans un premier temps, une méthode d’analyse en ondelette a été développée pour déterminer l’observabilité des processus (sub)méso-échelle. Ces processus sont sous-évalués sur les cartes de niveau de la mer actuelles.
    Une méthode de cartographie régionale, adaptée aux fines échelles de variabilité a alors été mise en place sur une période de couverture spatiale optimale avec 4 satellites (2002-2005). Les cartes régionales du niveau de la mer ont ensuite été le sujet d’une intense validation au moyen d’observations indépendantes (courantomètres, bouées dérivantes, images de température de surface de la mer ou de couleur de l’eau).
    La cartographie fine échelle permet d’améliorer les estimations régionales du niveau d’énergie cinétique tourbillonnaire par rapport aux données standard. De plus, la variabilité du courant de pente est améliorée. Les structures filamentaires déduites des exposants de Lyapunov, dérivées de nos cartes régionales, sont cohérentes avec les images satellites. Le suivi d’un épisode de détachement de tourbillon fine-échelle (< 50 km) du courant de pente est rendu possible par l’utilisation combinée des cartes altimétriques régionales, des images satellites et des données in-situ. La variabilité spatiale et temporelle des dynamiques méso et subméso-échelle peuvent alors être étudiées et des déphasages entre la pente continentale et le large sont observés.
    Enfin, cette thèse ouvre des perspectives sur le point de vue des observations, en proposant notamment des pistes d’amélioration des méthodes actuelles de cartographie régionales et sur l’amélioration des budgets d’erreurs observationnels. Les développements méthodologiques réalisés peuvent être étendus à d’autres zones d’études, et aux autres jeux de données altimétriques. Ces cartes régionales fournissent une observation importante pour l’interprétation de la physique océanique du Golfe de Gascogne ainsi que pour la validation des modèles régionaux.


    Composition du Jury:
    • Florence BIROL (Physicien adjoint, LEGOS, Toulouse, France), Directeur de thèse
    • Rosemary MORROW (Physicien, LEGOS, Toulouse, France), Co-directeur de thèse
    • Isabelle DADOU (Professeur, LEGOS, Toulouse, France)
    • Gilles REVERDIN (DR, LOCEAN, Paris, France), Rapporteur
    • Anne PETRENKO (Maître de Conférence, LOPB, Marseille, France), Rapporteur
    • Jérôme BENVENISTE (Senior Scientist, ESA/ESRIN, Frascati, Italie), Examinateur
    • Elisabeth GIBERT-BRUNET (DR, DGA/MRIS, Paris, France), Examinateur

    Vendredi 2 mars à 10h30 en Salle Coriolis(Observatoire Midi-Pyrénées)


    Lydie LESCARMONTIER

    Titre: Etude des processus de fracturation et vêlage d'iceberg en Antarctique: Une histoire du Glacier Mertz.

    Résumé:

    Dans le cadre du programme CRAC-ICE (Collaborative Research program into Antarctic Calving and ICeberg Evolution), nous nous sommes intéressés à l'évolution du glacier émissaire Mertz, situé sur la côte George V en Antarctique de l'est. Avant son vêlage qui a eu lieu en Février 2010, libérant un iceberg de 80 km de long par 35 km de large, ce glacier était caractérisé par une langue de glace se développant sur l'eau. Cette langue de glace, entaillée par une crevasse depuis le début des années 1990, était longue de 150 km par 35 km de large. Grâce à un ensemble de données in-situ, d'images satellite basse et haute résolution
    et le développement d'un modèle océanique régional (TUGO-Mertz), nous avons suivi l'évolution de ce glacier ainsi que le devenir de son iceberg.

    La première partie de ce travail a consisté à développer une stratégie de traitement de données GPS nous permettant d'obtenir la meilleure précision possible sur nos données in-situ. Ces données ont été traitées via le logiciel GINS (développé par le CNES-GRGS) et une technique de traitement  appelée IPPP basée sur le positionnement absolu et la résolution des ambiguïtés en valeurs entière.
    La précision des résultats de positionnement nous a permis d'observer des oscillations d'amplitude centimétrique et de période de quelques minutes, qui, comparées à un modèle de poutre d'Euler-Bernoulli correspondent à des modes de vibration de la langue de glace. Les périodes de ces oscillations s'échelonnent de 5 minutes à quelques heures. Dans ces gammes de valeurs, les principaux forçages océaniques sont la houle et les ondes d'Infra-gravité. De plus, nous avons pu démontrer que les mouvements associés à la vibration du glacier entraînent une torsion favorisant sa fracturation.

    A plus grande échelle, les courants de marée ainsi que la hauteur de surface impactent sur l'évolution de la langue de glace. Les effets des courants se concentrent principalement sur l'ouverture de la crevasse principale tandis que la hauteur de surface tend à moduler la vitesse d'écoulement du glacier. Cette modulation représente environ 5 cm/jour soit 14% de la vitesse moyenne. Par ailleurs, nous avons suivi l'évolution des deux crevasses principales du glacier; une originellement ouverte sur la partie est de la langue de glace, puis ouverte sur la partie ouest. Elle a ensuite continué son développement jusqu'au vêlage du glacier.
    Grâce à un modèle de cisaillement basal de la langue de glace dépendant de l'amplitude de marée, nous avons pu identifier différents schémas de comportement du glacier dépendants de l'évolution de la crevasse.

    Pour finir, nous nous sommes intéressés aux différents acteurs en jeu lors de la rupture de la langue de glace menant au vêlage. Grâce au modèle TUGO-Mertz nous avons pu modéliser trois types de configurations différentes de circulation barotrope dans la région, dépendante de la position des icebergs. Nous avons ainsi démontré que l'action de l'iceberg B09B et la modification des courants de marée ont joué un rôle lors de cet évènement même si la crevasse était déjà en cours de développement.

    L'ensemble de ces résultats nous a permis d'identifier un large spectres de processus opérant avant et pendant un épisode de vêlage d'iceberg. Ces processus sont principalement propres à l'évolution du glacier Mertz et leur variété et leur imbrication nous démontre la difficulté à mettre en place des lois universelles de vêlage.

    Mots Clefs: Glacier émissaire, Antarctique, Iceberg, Vêlage, Fracturation, Interaction Océan-Glace, Traitement GPS.

    Composition du Jury:

    Isabelle Dadou (Professeur, LEGOS, Toulouse, France), Pésidente du jury
    Benoit Legrésy (CR, LEGOS, Toulouse, France), Co-directeur de thèse
    Richard Coleman (Professeur, Utas, Hobart, Australie) Co-directeur de thèse
    Paul Tregoning (DR, ANU, Canberra, Australie) Rapporteur
    Olivier Gagliardini (MC, LGGE, Grenoble, France) Rapporteur
    Rob Massom (DR, ACE-CRC, Hobart, Australie) Examinateur


    FEVRIER 2012

    Mercredi 15 février à 10h en Salle Coriolis(Observatoire Midi-Pyrénées)


    Stéphane LAW CHUNE


    Sujet :

    Apport de l’océanographie opérationnelle à l’amélioration de la prévision de la dérive océanique dans le cadre d’opérations de recherche et de sauvetage en mer et de lutte contre les pollutions marines

    Résumé :

    La plupart des opérations de secours en mer s’appuient aujourd’hui sur des prévisions océanographiques opérationnelles afin de coordonner les moyens d’action et cibler les zones d’intervention prioritaires. Pour des cas de pollution marine ou pour la recherche d’objets dérivants, des modèles de prévision de trajectoire spécifiques existent. Ceux-ci permettent d’élaborer des scénarii plus ou moins réalistes à partir de courants modélisés, la fiabilité des prévisions étant en grande partie conditionnée par la précision du champ de courant.

    Ce travail de thèse s’intéresse à la modélisation des processus océaniques qui modifient les propriétés advectives du courant, en particulier à proximité de la surface, où les vitesses sont les plus fortes et où des structures de fine échelle liées aux processus turbulents et aux interactions avec l’atmosphère complexifient l’estimation.

    La méthodologie adoptée est la classique confrontation modèle-observation pour deux cas d’étude distincts, l’un en Méditerranée occidentale (hiver 2007) et l’autre en Atlantique Est-Equatorial près de l’embouchure du Congo (printemps 2008). A partir d’outils numériques dérivés de l’opérationnel, nous essayons de reproduire des trajectoires réelles de flotteurs de surface au travers de diverses études de sensibilité.

    Pour la partie modélisation du courant nous utilisons des prévisions issues de configurations régionales à haute résolution basées sur le code d’océan NEMO. Ces prévisions océaniques sont utilisées par deux modèles d’advection lagrangienne sous des contraintes différentes. Le logiciel Ariane (B. Blanke, 1997) utilise les propriétés de surface du courant alors que le modèle d’hydrocarbure Mothy (Météo France) utilise une extraction en profondeur qui complète sa modélisation interne de l’océan en réponse au vent et à la pression. Nous avons voulu dans cette étude cibler des échelles de prévisions de l’ordre de 3 jours (échéance typique demandée en cas de crise), et nous intéresser à l’ensemble des échelles océaniques qui contraignent une trajectoire réelle. Les tests ciblent la résolution horizontale, l’impact des paramétrisations sur les forçages et la représentation des processus physiques, en particulier ceux rencontrés par les bouées, tel que le panache du fleuve Congo en Angola.

    Les résultats suggèrent que l’augmentation de la résolution n’est pas forcément synonyme de bénéfices pour les prévisions de dérive à cause de la liberté accordée à la génération des structures à petite échelle qui sont souvent mal positionnées et mal phasées dans le temps. En Méditerranée, le transport par le courant moyen au niveau de la pente (le courant Liguro-Provençal) est satisfaisant, mais une des difficultés provient d’une forte activité tourbillonnaire le long des côtes Catalanes. Des processus physiques en lien avec les vents hivernaux impactent également les bouées dérivant plus au large. En Angola,
    les bouées (2) voyagent près de la côte et sont alors soumises à l’influence du panache du Congo, qui est le processus dominant de la circulation. Dans cette région, les résultats sont sensibles à la profondeur à laquelle on introduit le forçage par le courant de par la présence de sous-courants.

    Composition du jury:

    Isabelle Dadou (Professeur, UPS, LEGOS, Toulouse), présidente du jury
    Pierre De Mey (DR2, LEGOS, Toulouse), Directeur de thèse
    Yann Drillet (Ingénieur, Mercator-Océan, Toulouse), Co-directeur de thèse
    Pierre Daniel (Ingénieur, Météo-France, Toulouse), Co-directeur de thèse
    Fabrice Ardhuin (HDR, Ifremer-SHOM, Brest), Rapporteur
    Bruno Blanke (Senior Scientist, LPO, Brest), Rapporteur
    Anne Molcard (Professeur, LSEET, Toulon), Rapporteur
    Valérie Quiniou-Ramus (Ingénieur océan-atmosphère, TOTAL, Paris), Examinatrice

     

    JANVIER 2012

    Jeudi 26 janvier à 13h30 en Salle Coriolis (Observatoire Midi Pyrénées)


    Gaëlle HERBERT (LEGOS, Toulouse)

    Directeur de thèse : Floran LYARD et Nadia AYOUB (LEGOS,  Toulouse)

    Sujet :

    Modélisation et Observation de la dynamique haute fréquence de la circulation du Golfe de Gascogne

    Résumé :

    Dans cette thèse je me suis intéressée à l’observabilité de la variabilité de la dynamique océanique de surface du Golfe de Gascogne  à partir d’observations satellite et in situ et de simulations  numériques basées sur le code SYMPHONIE. Les objectifs sont d’améliorer notre connaissance des processus haute fréquence (de quelques heures à quelques jours) forcés par l’atmosphère et d’évaluer l’adéquation des outils disponibles pour l’observation et la représentation de ces processus.
    Dans une première approche, j’ai estimé la capacité d’un jeu de données altimétriques côtier à observer la variabilité de l’Iberian Poleward Current (IPC) durant l’hiver 2004. Les résultats ont montré qu’un tel jeu de données  était capable de détecter  les pulses de l’IPC et que l’altimétrie est un outil complémentaire aux observations de SST et in situ pour le suivi de l’IPC.
    Dans une seconde approche,  j’ai étudié la réponse de l’océan au passage de la tempête Klaus du 24 janvier 2009 simulée par le modèle.
    J’ai caractérisé la réponse en température et salinité et les processus de mélange associés, la réponse en courant de surface et le phénomène de surcote. Le réalisme du modèle a été évalué par comparaison avec des observations satellites et in situ. Une part importante de mon travail a été accordée à l’amélioration des performances de ma configuration du modèle avec la réalisation de tests sur les paramétrisations.

    Composition du Jury :
    Gilles Reverdin (LOCEAN, Paris) (rapporteur)
    Ramiro Neves (MARETEC, Lisbonne) (rapporteur)
    Nick Hall (LEGOS, Toulouse) (président du jury)
    Sabrina Speich (LPO,Brest)(examinatrice)
    Franck Dumas (IFREMER, Brest) (examinateur)
    Patrick Marsaleix (LA, Toulouse) (examinateur)
    Florent Lyard (LEGOS, Toulouse) (directeur de thèse)
    Nadia Ayoub (LEGOS, Toulouse) (Co-directrice de thèse)


    DECEMBRE 2011

    Lundi 5 décembre à 13h30 en Salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)


    Audrey PASQUET (SHOM, LEGOS)

    Directeur de thèse : Yves Morel (SHOM, LEGOS)

    Sujet :

    Etude des mécanismes de dispersion en zone côtière. Application aux fronts tidaux en mer d'Iroise



    Résumé/Abstract:


    Dans les zones côtières, la turbulence, qui se développe dans les couches limites de surface et de fond, conduit parfois à la complète homogénéisation de la colonne d'eau. Lorsque la stratification estivale se met en place, ces zones homogénéisées sont associées à des fronts thermiques. C'est le cas en mer d'Iroise où les fortes marées aux abords du Raz de Sein et de la zone d'Ouessant font apparaître le "front d'Ouessant". Son extension est fortement variable. Elle résulte de différents mécanismes de dispersion des eaux homogènes et dépasse largement les zones de brassage où des eaux mélangées sont produites.
    Les mécanismes de dispersion sont d'abord étudiés à l'aide de configurations académiques dans lesquelles le mélange induit par la marée est représenté par une zone fixe où les eaux stratifiées sont brassées en permanence. Les résultats montrent que l'instabilité barocline, qui se développe aux frontières de la zone de brassage, est le processus le plus efficace pour disperser les masses d'eaux mélangées. Tout effet ou processus réduisant ou favorisant la production d'instabilité barocline, ou la dispersion des structures baroclines qui en émergent, a alors une influence significative sur le taux de dispersion et sur la forme du panache d'eaux mélangées. Ceci permet d'analyser et d'expliquer la sensibilité du processus dispersif aux différents paramètres locaux et saisonniers.
    Des études en configuration réaliste permettent ensuite d'analyser les effets conjugués du mélange et de la dispersion sur l'extension des fronts thermiques en mer d'Iroise. Leur influence sur la variabilité des gradients thermiques en surface et subsurface est analysée sur trois épisodes d'extension particulière du front d'Ouessant sur l'été 2009. Les résultats montrent que les fronts thermiques de surface sont en partie initiés par la présence d'eaux mélangées produites dans les zones d'homogénéisation et subductées au sein de la thermocline. Ces structures anticycloniques épaississent la couche intermédiaire et, par l'action de la turbulence de surface, facilitent la création d'eaux mélangées froides à tempérées en surface.

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    In coastal areas, when the summer stratification settles, the bottom and surface turbulent boundary layers can overlap and delineate thermal fronts. An example in the Iroise sea is the Ushant front that develops around areas of intense mixing: the "Raz de Sein" and the area of Ouessant. Observations and model results show that its extension is highly variable and exceeds the areas of mixed waters production. Both the extension of the front and its variability are sensitive to mechanisms of dispersion of homogenized waters.
    In a first part, those mechanisms of dispersion are studied using simplified academic configurations where tidal mixing is represented as fixed areas where stratified waters are continuously homogenized. It is shown that baroclinic instability developing at the edge of the mixing areas represents the most efficient mechanism to disperse the homogenized waters. Any process that modifies the characteristics of baroclinic instability, or the auto-propagating efficiency of emerging structures, significantly impacts the dispersion rate and pattern. The sensitivity of dispersive processes to seasonal and local parameters is analyzed.
    In a second part, realistic configurations of the Iroise sea are used to investigate the variability of thermal fronts when the effects of mixing processes are combined with dispersive mechanisms. Temperature gradients in the surface and subsurface layers are investigated considering different extension patterns of the Ushant front during summer 2009. It is shown that thermal fronts are partly initiated by the presence of homogenized waters produced in mixing areas and subducted in subsurface. Those anticyclonic structures thicken the subsurface layer, and can interact with surface turbulence, thus favoring the outcropping of cold to mild waters at the surface.


    Composition du Jury:

    Isabelle Dadou (LEGOS), Présidente du jury
    Yves Morel (LEGOS), Directeur de thèse
    Rémy Baraille (SHOM) , Co-directeur de thèse
    Gilles Reverdin (LOCEAN), Rapporteur
    Xavier Carton (LPO), Rapporteur
    Achim Wirth (LEGI), Rapporteur
    Louis Marié (LPO), Examinateur
    Pascal Lazure (IFREMER/DYNECO), Examinateur


    La thèse sera suivie d'un pot amical.

    JUILLET 2011

    Mardi 12 jullet à 10h en salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

    Elodie GUTKNECHT

    Directeur de Thèse : Isabelle Dadou (LEGOS, Toulouse, Équipe Dynamique Physique / Biogéochimie Marine)

    Sujet :Les Interactions côte-large dans le système de l’upwelling du Benguela par modélisation couplée physique/biogéochimique

    Résumé :

    Le principal objectif de cette thèse est d’étudier les interactions entre l’océan côtier et l’océan ouvert dans la zone de l’upwelling du Benguela, située au large des côtes d’Afrique du Sud et de Namibie, à l’aide d’un outil numérique et de données satellites et in-situ. Un modèle biogéochimique adapté à la zone d’étude (BioBUS ; Biogeochemical model for the Benguela Upwelling System), prenant en compte les processus caractéristiques des systèmes d’upwelling de bord Est et des zones de minimum d’oxygène associées a été développé, puis couplé au modèle hydrodynamique ROMS, afin de mettre au point une configuration réaliste centrée sur le système de l’upwelling de Namibie (sous-système Nord du Benguela), zone d’étude de cette thèse.

    Ces travaux de thèse ont permis d’améliorer notre compréhension des systèmes d’upwelling de bord Est (EBUS), notamment leurs impacts locaux et régionaux, ainsi que les couplages physiques/biogéochimiques dans ces systèmes. A l’issue de ces travaux de thèse, les apports d’azote depuis la zone de l’upwelling vers le gyre oligotrophe de l’océan Atlantique Sud ont été estimés (0.18 molN.m-2.yr-1) et sont comparables aux autres sources d’azote possibles de soutenir la production primaire dans le gyre subtropical (de 0.002 à 0.24 molN.m-2.yr-1). Les pertes d’azote par dénitrification et anammox liées à la zone de minimum d’oxygène (8 108 molN.yr-1) sont équivalentes aux pertes par émission de N2O vers l’atmosphère (7.5 108 molN.yr-1). Les flux de N2O à l’interface océan-atmosphère dans cette région sont clairement significatifs pour le budget atmosphérique de N2O. En effet, même si la surface de la zone ne représente pas plus de 1.2% des EBUS, ces émissions de N2O contribuent à 4% des émissions de N2O dans les EBUS. Enfin, ces travaux de thèse montrent l’importance des processus à mésoéchelle dans le transport total d’azote au large du plateau continental Namibien, et confirment le rôle inhibiteur de la mésoéchelle sur la production primaire dans les EBUS.

     

    Composition du jury :

    Andreas Oschlies (IFM-GEOMAR, Allemange) : rapporteur Marion Gehlen (LSCE, Gif-sur-Yvette) : rapporteur Eric Machu (LPO, Brest) : examinateur Juliette Lambin (CNES, Toulouse) : examinateur Isabelle Dadou (LEGOS, Toulouse) : directeur de thèse Nick Hall (LEGOS, Toulouse) : président du jury

     

     

    JANVIER 2011

    Lundi 24 janvier à 14h en salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

    Amandine RADIC

    Directeur de Thèse : François Lacan (LEGOS, équipe GEOMAR)

    Sujet :Les Isotopes du Fer dans l'eau de mer : un Nouveau Traceur de la Biogeochimie Oceanique

    Résumé :

    Le fer, qui constitue un élément essentiel pour la croissance du phytoplancton en milieu marin, est impliqué dans le cycle du carbone de la planète. Pourtant, son cycle biogéochimique est encore très mal connu. Les deux principales sources de fer à l’océan ouvert de surface, les poussières atmosphériques et les sédiments des marges continentales, présentent des compositions isotopiques de fer très contrastées. Les isotopes du fer ont donc été pressentis comme un traceur prometteur de ces sources. De plus, ils pourraient nous permettre de clarifier les échanges entre les différentes formes physico-chimiques sous lesquelles le fer est présent dans la colonne d’eau.

    Mon travail de thèse a commencé avec le développement d'une méthode pour mesurer les isotopes du fer dissous dans l’océan, mesure encore jamais réalisée et qui relevait d’un réel défi analytique. Cette méthode a permis d’obtenir les premières données de compositions isotopiques de fer dissous dans l’océan. Nous avons également documenté pour la première fois les compositions isotopiques des particules en suspension dans l'océan. L’analyse des résultats de ces deux fractions montre des variations systématiques et significatives de compositions isotopiques, dont les valeurs de d56Fe sont comprises entre 0.71 et +0.58‰ avec une précision de ±0.08‰ (2s), les plus grandes variations étant observées dans la phase dissoute.

    A travers des régions étudiées très contrastées, des tendances cohérentes ont permis de dégager des premières interprétations sur le cycle des isotopes du fer dans l’océan. En dessous de la couche de surface et loin des sources, le d56Fe semble se conserver sur des grandes distances au sein d’une même masse d’eau. Les fractionnements isotopiques associés à l’activité phytoplanctonique, à la reminéralisation ainsi qu’aux échanges par sorption-désorption dans la colonne d'eau semblent de faible amplitude. Alors qu'on supposait jusqu'à présent que le principal mécanisme sédimentaire délivrant du fer dans l'océan était la dissolution par réduction bactérienne, nos résultats soulignent l’importance d’un autre processus sédimentaire : une dissolution non-réductrice de sédiments dans l’eau de mer, générant des signatures isotopiques légèrement alourdies dans la phase dissoute. Enfin l’étude couplée des compositions isotopiques dans la phase dissoute et particulaire souligne la forte interaction qui existe entre ces deux phases. Ainsi les isotopes du fer dans la colonne d’eau constituent un nouvel outil aujourd’hui incontournable pour l’étude du cycle du fer dans l’océan.

     

    Composition du Jury :
    - Damien Cardinal (LOCEAN, paris) : rapporteur
    - Wafa Abouchami (MPI, Mainz) : rapporteur
    - Géraldine Sarthou (LEMAR, Brest) : examinateur
    - Stéphane Blain (LOMIC, Banyuls sur mer) : examinateur
    - François Lacan (LEGOS, Toulouse) : directeur de thèse
    - François Martin (LMTG, Toulouse) : président du jury

     

     

     

    DECEMBRE 2010

    Vendredi 17 décembre à 10h30 en salle Pyrénées (Observatoire Midi-Pyrénées)

    Julien BOUCHAREL

    Directeurs de Thèse : Yves du Penhoat (LEGOS, équipe ECOLA) et Bernard Garel (IMT/UPS)

    Sujet : Interaction des modes de variabilité climatique dans l'océan Pacifique tropical

    Résumé :

    Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés au problème d’interaction d’échelles selon deux angles distincts : d’une part une approche globale et grande échelle du système climatique qui nous a permis d’étudier la modulation basse fréquence d’ENSO, d’autre part une démarche plus locale au cours de laquelle nous avons étudié plus particulièrement la dynamique du Pacifique tropical est et du système de courants de Humboldt au large du Pérou.

     

    La première partie a été motivée par une approche relativement récente dans la communauté des climatologues. Il s’agit de la question cruciale de la variabilité basse fréquence d’ENSO, et de la possibilité que celle-ci puisse émerger « simplement » du système climatique tropical, sans action extérieure qu’elle soit stochastique ou en lien avec la variabilité des plus hautes latitudes Dans ce contexte particulier, il est alors question de mécanismes non linéaires pour expliquer comment la stabilité d’ENSO peut être influencée par la variabilité climatique. Nous avons ainsi abordé la possibilité qu’ENSO pouvait être rectifié sur des échelles de temps longues (interdécennales) par la modulation de la nonlinéarité elle-même. Pour cela, nous avons utilisé des méthodes mathématiques originales qui nous ont permis d’une part de détecter des changements brusques (statistiquement significatifs) de l’état moyen du Pacifique tropical et d’autre part d’accéder à un proxy de la nonlinéarité intégrée dans le système tropical. En combinant ces deux démarches, nous avons pu mettre en évidence une boucle de rétroaction sur des échelles de temps longues,pilotée par des mécanismes nonlinéaires qui auraient la capacité de faire interférer diverses échelles temporelles et ainsi de transférer l’énergie des basses fréquences (état moyen du pacifique tropical) vers les hautes fréquences (oscillation australe) et vice-versa.

    Dans la seconde partie de cette thèse nous nous sommes focalisés sur la modélisation climatique du Pacifique tropical oriental. En effet, cette région, pourtant au cœur des préoccupations de la communauté scientifique en raison de son écosystème parmi les plus productifs de la planète, reste mal connue du point de vue des processus océanographiques et climatiques. En particulier, les modèles climatiques globaux présentent de sérieux biais dans cette région en terme d’état climatologique moyen. Nous avons testé, dans une approche de modélisation haute résolution, différentes sources possibles de ces biais : les caractéristiques bathymétriques des îles Galápagos (mal représentées dans les modèles globaux) capables de par leur position stratégique de modifier la circulation régionale moyenne et donc le bilan thermodynamique; ou alors les processus associés aux mélanges turbulents (et par extension les processus nonlinéaires) capables également d’influer sur la circulation moyenne de la région. Pour ce faire, nous avons procédé à des expériences de sensibilité qui nous ont permis d’une part de relativiser le rôle de l’archipel des Galápagos comme source de biais et d’autre part de mettre en exergue le rôle de la variabilité intra-saisonnière dans la rectification de l’état moyen du Pacifique tropical est.

    Composition du Jury :
    - Nick Hall, OMP/LEGOS, Toulouse (Président du jury)
    - Eric Guilyardi, LOCEAN/IPSL, Paris (Rapporteur)
    - Pascale Braconnot, LSCE/IPSL, Paris (Rapporteur)
    - Vincent Echevin, LOCEAN/IPSL, Paris (Examinateur)
    - Boris Dewitte, OMP/LEGOS, Toulouse (Invité)
    - Bernard Garel, IMT/UPS, Toulouse (Co-encadrant)
    - Yves du Penhoat, OMP/LEGOS, Toulouse (Directeur de thèse)

     

     

     

    Lundi 6 décembre à 10h30 en salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

    William LLOVEL

    Directeur de Thèse : Anny Cazenave (LEGOS, équipe GOHS)

    Sujet : Hausse du niveau de la mer et impact du changement climatique global

    Résumé :

    Au cours du XXème siècle, les enregistrements marégraphiques suggèrent une hausse du niveau de la mer de 1.8 mm/an. Plus récemment, les observations spatiales indiquent une hausse moyenne globale de 3.3 mm/an sur la période altimétrique totale (1993-2010). Cette augmentation au cours du temps est attribuée au réchauffement global de la planète enregistré depuis plusieurs années maintenant. Durant cette thèse, nous analysons les observations et les causes de la hausse moyenne globale du niveau de la mer sur la période altimétrique totale en terme de tendance et de variabilité interannuelle. Pour les échelles de temps interannuelles, les variations du niveau des mers peuvent être expliquées par la contribution de l’expansion thermique des océans et de la salinité (appelée composante stérique) et la contribution de la fonte des glaces continentales (glaciers et calottes polaires). Les variations des stocks d’eau dans les bassins fluviaux peuvent aussi jouer un rôle. Pour les années récentes, 2002-2009, nous estimons les variations stériques du niveau de la mer grâce aux données du projet international Argo et, les variations de masse des océans liés aux apports d’eau des continents à l’aide des mesures de la mission de gravimétrie spatiale GRACE.

    Dans une deuxième partie, nous étudions les variations régionales du niveau de la mer. Nous établissons dans un premier temps, les causes de la variabilité régionale du niveau de la mer (principalement le réchauffement non uniforme de l’océan) et nous interprétons le signal résiduel issu de la différence entre le niveau de la mer observé et l’expansion thermique des océans. Nous étudions ensuite les variations passées des structures régionales du niveau de la mer sur les dernières décennies (1950-2003). Le but est de reconstruire les variations passées du niveau de la mer en 2 dimensions (variabilité géographique) et ainsi d’avoir une connaissance plus approfondie de l’évolution régionale du niveau moyen des mers. Ce travail a pour objectif ultime de contraindre les modèles climatiques couplés utilisés dans les rapports de l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)- pour ‘prédire’ l’évolution future du niveau de la mer au cours du 21ème siècle. Le principe de cette étude repose sur une méthode statistique combinant des données de marégraphes historiques (séries temporelles longues et avec une couverture inhomogène) avec des données globales telles que les données altimétriques ou les sorties de modèles numériques d’océan (séries temporelles plus courtes mais couverture spatiale plus globale). Nous observons des différences entre les variabilités régionales (ou structures spatiales) sur la période 1950-2000 avec celles des 17 dernières années (observées par altimétrie spatiale). De plus, cette analyse nous permet de détecter un signal basse fréquence dans la variabilité régionale du niveau de la mer que nous observons non seulement dans les données in situ mais aussi dans les modèles climatiques couplés.

    Composition du Jury :
    - Nick Hall, Professeur UPS
    - Sabrina Speich (Rapporteur)
    - Sabine Arnault (Rapporteur)
    - CK Shum (Examinateur)
    - Serge Planton (Examinateur)
    - Anny Cazenave (directrice de thèse)

    JUIN 2010

    Mardi 15 juin à 11h en salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

    Vincent ROSSI

    Directeurs de thèse : Véronique Garçon (LEGOS) & Yves Morel (SHOM)

    Sujet : Influence des processus physiques à mésoéchelle sur l'écosystème planctonique : application aux zones d'Upwelling de Bord Est

    Résumé : Les objectifs de cette étude étaient multiples mais centrés autour d’une thématique générale : l’influence des processus physiques à mésoéchelle sur l’écosystème régional dans les upwellings côtiers. Différentes approches ont été utilisées pour aborder les nombreux mécanismes impliqués.

    Dans un premier temps, l’analyse des données in-situ provenant de la campagne MOUTON 2007 nous a permis d’étudier les origines de la grande variabilité biogéochimique de l’upwelling de la péninsule Ibérique (IPUS), fortement liée à son environnement physique. Trois sous-provinces biogéochimiques ont ainsi été identifiées sur la façade Ibérique : l’upwelling le plus intense est observé au nord de la zone, où une population dominée par des diatomées se développe grâce à des forts apports de nutriments par les eaux upwellées d’origine subpolaire. La zone sud est quant à elle caractérisée par de moindres concentrations de nutriments (eau d’origine subtropicale) et un écosystème contrasté, essentiellement composé de dinoflagellés et cyanobactéries coexistant avec des biomasses significatives de zooplancton. Le système central, influencé en surface par le nord et en subsurface par le sud, est une zone hétérogène où de nombreuses structures à mésoéchelle sont observées. Dans cette zone la productivité biologique est localement renforcée par d’intenses processus de reminéralisation et de remise en suspension de nutriments à l’interface du sédiment. L’étude du gradient côte-large révèle un écosystème fortement influencé par les phases successives d'upwelling. La zone côtière est caractérisée par une communauté d'algues vertes contrôlées par un fort broutage du microzooplancton. Puis au dessus du plateau, des diatomées et dinoflagellés coexistent. Plus au large, des cyanobactéries et prochlorophytes dominent les communautés et présentent des concentrations plus importantes que l’écosystème de l’océan ouvert. Par ailleurs, nous avons observé sur une de ces radiales Est-Ouest un front secondaire d’upwelling localisé au niveau de la marge continentale. Il a été démontré grâce à un modèle numérique simple en 2D que ce front secondaire est lié à l’advection vers la côte, par la circulation transverse liée à l’upwelling, de colonnes d’eau du bassin sur le plateau créant une anomalie de vorticité potentielle (VP) négative. Après mise en équilibre géostrophique, ceci génère un bombement des isopycnes supérieures expliquant le front d’upwelling secondaire. La sensibilité de ce phénomène à plusieurs paramètres a été étudiée et nous présenterons ici l'effet du frottement sur le fond. Cette étude a permis également de documenter les circulations océaniques complexes de marge continentale forcées par le vent. L’upwelling côtier de la Péninsule Ibérique est enfin caractérisé par une forte production côtière exportée vers le large au sein de structures à mésoéchelle, tel le filament qui a été étudié pendant la campagne. Les propriétés biogéochimiques transportées en son coeur révèlent un écosystème très dynamique. Nous avons également estimé le transport côte-large induit par le filament et progressé sur la compréhension de sa structure physique en nous basant sur les données puis sur des simulations numériques.

    Une comparaison des 4 zones d’upwelling de bord Est (UBE) est ensuite présentée. Celle-ci se base sur l’étude de l’activité de mélange de l’océan de surface et l’export des masses d’eau upwellées en lien avec l’activité biologique. Nous utilisons pour cela des données satellites et un outil lagrangien (Exposants de Lyapunov à taille finie : Finite Size Lyapunov Exponents- FSLE). Les quatre zones ont été divisées en deux sous-systèmes séparés latitudinalement. Ils sont caractérisés par une intensité moyenne du mélange et des concentrations en chlorophylle bien distinctes. Nous mettons en évidence une relation négative entre le mélange horizontal de surface et les concentrations en chlorophylle dans les quatre zones. Nous interprétons ces résultats par une diminution des vitesses verticales d’upwelling et une perte latérale de nutriments induits par les tourbillons à mésoéchelle. Cet effet inhibiteur de la turbulence à mésoéchelle sur l’écosystème planctonique est très significatif à la côte et diminue lorsqu’on se déplace vers l’océan ouvert. La turbulence horizontale induite par les tourbillons a ainsi un effet inhibiteur sur la production biologique des upwellings côtiers, alors qu’un effet positif existe dans l’océan ouvert.

    L’ensemble de ces résultats a permis de progresser sur notre compréhension des liens existants entre processus physiques à mésoéchelle et écosystèmes planctoniques dans les zones d'upwelling.

    Mots clés : Upwelling de bord Est ; Processus à Mésoéchelle ; Phytoplancton ; Tourbillons ; Filaments ; Exposants de Lyapunov ; Vorticité Potentielle ; Campagne Océanographique ; Modélisation Couplée.

    Composition du Jury :
    - Serge Chauzy (LA, Toulouse)
    - Nicolas Gruber (ETH, Zurich)
    - Bruno Blanke (LPO, Brest)
    - Hervé Claustre (LOV, Villefranche sur Mer)
    - Pierre Fréon (CRHMT, Sète)
    - Véronique Garçon (LEGOS, Toulouse)
    - Yves Morel (SHOM, Toulouse)

    MARS 2010

    Lundi 22 mars à 10h en salle Coriolis (Observatoire Midi-Pyrénées)

    Yoann LE BARS

    Directeur de thèse : Florent Lyard (LEGOS)

    Sujet : Modélisation de la dynamique océanique barotrope dans l’estuaire et le plateau amazoniens

    Résumé : À la frontière entre les continents et les océans, les marges continentales sont le siège de la grande majorité des apports de matière – dissoutes et solides, organiques et inorganiques – d’origine continentale vers l’océan. Elles sont aussi directement en contact avec les masses d’eau océaniques qui échangent de la matière et des éléments avec ces marges. L’érosion et le transport par les rivières étant une des sources essentielles des éléments chimiques à l’océan, la remise en suspension de matériel sédimenté et les forts mélanges d’eau favorisent les transferts de matière du continent vers l’océan. Le projet Amandes a pour objectif l’étude de ces échanges entre continents et océans, en étudiant le cas particulier du transport d’éléments en provenance des montagnes andines vers l’océan Atlantique par le système amazonien. Trois disciplines complémentaires – géochimie continentale et marine, océanographie physique et modélisation hydrodynamique (incluant l’assimilation de données) – sont associées pour atteindre ces objectifs.

    Parmi les modèles de la zone existants, aucun ne répond aux besoins du projet Amandes. Cette thèse a consisté à établir un nouveau modèle, qui permettra d’explorer en profondeur le problème du transport, c’est-à-dire le déplacement de toute la colonne d’eau et ce qu’elle contient, par exemple des sédiments. Cependant, établir un nouveau modèle hydrodynamique dans le but d’étudier le transport de matériaux par le fleuve Amazone dans l’océan Atlantique était un sujet trop ambitieux pour une seule thèse. En conséquence, nous nous sommes attachés à établir les bases d’un modèle qui sera étendu par la suite.

    Pour répondre à ses besoins de modélisation, le projet Amandes a opté pour le modèle à grilles non-structurées T-UGOm. L’avantage des grilles non-structurées est leur grande souplesse, qui leur permet de s’adapter finement aux spécificités géographiques de la zone modélisée. Dans le cas de l’estuaire de l’Amazone, où la géographie peut être complexe, cette particularité est un avantage critique. Pour appliquer T-UGOm au cas de l’Amazone, il a fallu préciser certains schémas numériques. Également, l’estuaire étant une zone de fortes marées, avec des fonds de faibles profondeurs sur de grandes étendues et soumise à de forts courants, le frottement de fond a une influence primordiale. Nous avons donc apporté un effort important pour affiner la prise en compte de ce frottement par le modèle. D’autre part, tant la faiblesse des fonds marin que la complexité de la géographie induisent également une forte influence du trait de côtes et de la bathymétrie. En conséquence, une part importante des efforts a été dédiée à établir un trait de côtes et une bathymétrie de la zone aussi précis que possible.

    La marée étant le phénomène hydrodynamique de plus forte amplitude dans la zone, nous nous sommes focalisés sur sa modélisation. Les développements évoqués précédemment ont permis, lorsque l’on compare notre meilleure solution de marée avec les données in situ et satellites, d’améliorer sensiblement la modélisation de la marée. En comparant notre meilleure solution avec celles déjà publiées, celle-ci est plus proche des données collectées. Ceci ouvre la voie à une modélisation hydrodynamique plus complète, en particulier du transport.

    Mots clés : Plateau amazonien ; Amandes ; marée ; hydrodynamique ; grille non-structurée ; éléments finis ; frottement de fond ; bathymétrie ; trait de côtes ; T-UGOm

    Composition du Jury :
    - Nicholas HALL, LEGOS, examinateur
    - David GREENBERG (Bedford Institute of Oceanography, Canada)
    - Emmanuel HANERT (Université catholique de Louvain, Belgique)
    - Daniel LE ROUX (Université de Lyon 1)
    - Florent LYARD, LEGOS, directeur de thèse

    DECEMBRE 2009

    Lundi 14 décembre à 14h - salle de la Rotonde (délégation CNRS Midi-Pyrénées)

    Ali BEL MADANI

    Directeurs de thèse : Boris Dewitte (LEGOS), Vincent Echevin (LOCEAN)

    Sujet : Impact du changement climatique dans le Système de Courant de Humboldt simulé par un modèle régional océanique

    Résumé : « Comment le changement climatique simulé par les modèles couplés complexes de la génération actuelle est-il susceptible d’influencer le système d’upwelling du Pérou-Chili?» est la question centrale à la fois de cette thèse de doctorat et des projets PCCC (Peru-Chile Climate Change) et PEPS (Peru Ecosystem Projection Scenarios). Grâce à une approche de downscaling (descente d’échelle) dynamique réalisé avec le modèle ROMS (Regional Oceanic Modelling System) pour une configuration au 1/6° de type eddy-resolving (cad qui permet de représenter les tourbillons mésoéchelle), nous espérons comprendre les processus qui vont contrôler les changements futurs de la circulation océanique dans cette région influencée par ENSO (El Niño-Oscillation Australe).

    Une étude des mécanismes physiques qui contrôlent la variabilité de type ENSO dans les simulations PI (pré-industrielles) réalisées avec les CGCMs (Modèles Couplés de Circulation Générale) de l’ensemble multi-modèle du WCRP-CMIP3 (les « modèles du GIEC ») permet d’identifier les modèles les plus réalistes en termes de variabilité équatoriale. Elle est basée sur l’utilisation d’un modèle couplé intermédiaire du Pacifique tropical avec une stratification moyenne et un forçage de vent prescrits, afin de pouvoir dériver explicitement les termes d’advection du bilan de chaleur de la couche de mélange, et classifier les modèles en fonction de leur processus ENSO dominant: zonal advective feedback ou thermocline feedback. Les modèles au feedback hybride comme dans les observations représentent le mieux les processus couplés qui contrôlent la variabilité de la TSM, et devraient donc fournir les prédictions les plus fiables en ce qui concerne l’évolution d’ENSO avec le réchauffement global. Parmi eux, deux CGCMs (IPSL-CM4 et INGV-ECHAM4) reproduisent le mieux la température et les courants moyens à la frontière Ouest du domaine du Pérou-Chili (100°W) et sont donc retenus pour les expériences de downscaling sur la région du HCS (Système de Courant de Humboldt).

    Par ailleurs, une simulation régionale de contrôle est réalisée avec des conditions aux frontières (réanalyse globale ORCA05 ½°) et un forçage atmosphérique (vents du satellite ERS et flux de la réanalyse atmosphérique globale ERA-40) réalistes sur la période 1992-2000. Cette simulation sert de référence pour les simulations de changement climatique régional: elle permet notamment de documenter l’impact des ondes de Kelvin équatoriales intrasaisonnières sur la variabilité près de la côte, et illustrer ainsi l’importance du forçage à distance d’origine équatoriale pour la dynamique régionale du HCS. Nos résultats montrent que la latitude critique du modèle est sensiblement plus haute que celle prédite par la théorie linéaire et souligne ainsi l’importance des non-linéarités associées à la présence du plateau continental.

    Des expériences de downscaling sont en cours dans le cadre des projets PCCC et PEPS, dans le but d’évaluer les changements futurs de la dynamique régionale. En désaccord avec certaines théories récentes prédisant une augmentation de l’upwelling côtier au large du Pérou, l’intense réchauffement induit par le forçage radiatif pourrait réduire l’intensité de l’upwelling côtier et amplifier l’activité mésoéchelle, qui sont susceptibles d’avoir un impact négatif sur la production primaire et sur le recrutement de petits poissons pélagiques.

    Mots clés : Pérou-Chili, upwelling côtier, ENSO, ondes de Kelvin, ondes piégées à la côte, changement climatique, GIEC, modélisation régionale, ROMS

    Composition du Jury :
    - Nicholas Hall, LEGOS, examinateur
    - Eric Guilyardi, LOCEAN, rapporteur
    - Sabrina Speich, LPO, rapporteur
    - Francis Codron, LMD, examinateur
    - Philippe Gaspar, CLS, examinateur
    - Oscar Pizarro, Université de Concepcion, examinateur
    - Abdellatif Orbi, INRH, invité
    - Boris Dewitte, LEGOS, directeur de thèse
    - Vincent Echevin, LOCEAN, directeur de thèse

    Mardi 8 décembre à 14h - salle Coriolis

    Sylvain BIANCAMARIA

    Directeurs de thèse : Nelly Mognard, Jean-François Créteaux, Paul Bates

    Sujet : Etude du cycle hydrologique des régions boréales et apports de l’altimétrie à large fauchée

    Résumé : Les régions boréales seront les plus affectées par le réchauffement climatique, c’est pourquoi cette thèse s’est intéressée à l’étude du cycle hydrologique de ces régions. Une nouvelle méthodologie d’extraction du volume de neige à partir de données radiométriques sur l’ensemble des régions boréales a été validée et a permis de montrer une différence de comportement entre le volume de neige de l’Eurasie et celui de l’Amérique du Nord.

    L’étude des variations de volume des eaux de surface des régions arctiques est par contre plus difficile à estimer avec les données satellitaires actuelles. C’est pourquoi un nouveau projet de satellite, la mission SWOT (Surface Water and Ocean Topography), a été proposé qui vise à fournir des cartes de hauteurs d’eau sur l’ensemble du globe. L’apport de cette mission à l’étude des régions arctiques a été estimé en implémentant une modélisation de l’Ob inférieur, fleuve de l’Ouest sibérien, en couplant un modèle hydrologique à grande échelle et un modèle hydrodynamique d’inondations. En ajustant certains paramètres de ces modèles, il a été possible d’obtenir une modélisation réaliste du débit et des hauteurs d’eau du fleuve. L’utilisation d’un lisseur de Kalman d’ensemble local a permis de montrer que les données SWOT devraient permettre de réduire significativement (de plus de 50%) les erreurs de modélisation.

    L’intérêt de la mission pour l’observation du débit de l’ensemble des rivières a aussi été estimé en se basant sur un bilan d’erreur préliminaire. L’utilisation de courbes de tarage, ainsi que la prise en compte des erreurs de mesure SWOT ont permis de montrer que ces nouvelles données devraient permettre d’estimer un débit moyen avec une erreur inférieure à 30% pour toutes les rivières ayant une profondeur de plus de 1 m. D’autre part, Il a été montré que l’erreur sur l’estimation du débit mensuel due seulement à l’échantillonnage temporel de SWOT diminue avec l’aire drainée et que pour une aire drainée supérieure à 6 900 km2, cette erreur devrait être inférieure à 20%. Enfin, une méthodologie simple a permis de calculer que la variation annuelle totale du volume de l’ensemble des lacs est de l’ordre de 9 000 km3. Les données spatiales actuelles ne peuvent pas en observer plus de 15%. Selon notre estimation, SWOT quant à lui devrait pouvoir mesurer entre 50% et 65% de cette variation de volume.

    Mots clés : Arctique, cycle hydrologique, neige, modélisation, ISBA, LISFLOOD, assimilation de données, rivière, débit, lac, variation de volume, altimétrie à large fauchée, SWOT, bilan d’erreur

    Composition du Jury :
    - Serge Chauzy, LA, examinateur
    - Katia Laval, LMD, rapportrice
    - Michel Diament, IPGP, rapporteur
    - Benoît Laignel, M2C, examinateur
    - Eric Jeansou, Noveltis, invité
    - Nelly Mognard, LEGOS, directrice de thèse
    - Paul Bates, Université de Bristol, directeur de thèse
    - Jean-François Crétaux, LEGOS, directeur de thèse

    NOVEMBRE 2009

    vendredi 20 novembre - 10h30 - salle Coriolis

    Soazig PAROUTY

    Directrice de thèse : Frédérique Rémy

    Sujet : Interprétation des séries temporelles altimétriques sur la calotte polaire Antarctique

    Résumé : L'Antarctique est un vaste continent recouvert d'une couche de glace de plusieurs kilomètres d'épaisseur. En raison de son isolement, au coeur de l'océan austral, et de la rigueur du climat qui y règne, les observations de terrain manquent et de nombreuses inconnues subsistent encore de nos jours. Seules la télédétection et la modélisation permettent d’avoir une vision globale du continent.

    Ainsi, les caractéristiques des premiers centimètres de neige sous la surface sont relativement mal connues. Or ces propriétés (taille des grains, stratification, rugosité, etc...) contrôlent les processus de réflexions et diffusions des ondes radar, notamment de l’altimètre au sein du manteau neigeux. Il est donc primordial de comprendre comment, lorsque les propriétés du manteau neigeux changent, le signal altimétrique est affecté. De l'exactitude de cette interprétation dépend la précision du bilan de masse de la calotte polaire Antarctique établi par altimétrie.

    Les paramètres de surface étant mal connus, nous nous intéressons aux mécanismes susceptibles d'agir sur l'état de la neige en proche surface, à savoir l'apport de précipitations neigeuses, les températures ou encore les vents estimés par des réanalyses de modèles atmosphériques. Ces derniers semblent avoir une influence majeure, et l'essentiel du travail de thèse s'attache à comprendre l'influence des variations de vent de surface sur l’état de la surface, et donc sur le signal altimétrique. L’objectif est double: mieux appréhender la mesure altimétrique d’une part et restituer les paramètres météorologiques d’autre part.

    Nous montrons que cette influence n'est pas homogène à l'échelle du continent Antarctique, et mettons en évidence deux régions principales pour lesquelles les relations entre variations de vent et variations du signal altimétriques sont nettement distinctes. Nous expliquons l'existence de ces deux régions par des types de surface différents.

    Ce travail présente une première approche dans la compréhension de l'impact des phénomènes météorologiques sur l'état de la surface en Antarctique, ce qui se répercute dans les variations temporelles du signal altimétrique.

    Mots clés : Antarctique, altimétrie, modèles météorologiques, rugosité, vents catabatiques, climat

    Composition du Jury :
    - Valérie Ciarletti (CETP) : Rapporteur
    - Gerhard Krinner (LGGE) : Rapporteur
    - Patrick Vincent (IFREMER) : Rapporteur
    - Pierre Bauer (CNRM) : Examinateur
    - Nick Hall (LEGOS) : examinateur
    - Frédérique Rémy (LEGOS) : Directrice de Thèse

    DECEMBRE 2008

    Jeudi 11 décembre - 14h - Salle Coriolis (OMP)

    Lionel RENAULT

    Directeurs de thèse : Dewitte Boris, du Penhoat Yves, Echevin Vincent

    Sujet : Impact des Jets côtiers atmosphériques sur le système de courants de Humboldt

    Résumé : L'objectif de cette thèse est l'étude de l'impact de Jets côtiers atmosphériques sur l'upwelling du Système de Courants de Humboldt. Une double approche est utilisée: la première consiste à étudier les circulations Atmosphérique et Océanique ainsi que les interactions Océan-Atmosphère à partir des observations, tandis que la seconde a pour but de modéliser ces circulations de manière réaliste à l'aide de modèles régionaux numériques (ROMS pour l'océan et WRF pour l'atmosphère).

    Les résultats obtenus suggèrent qu'il existe différents Jets Atmosphériques côtiers le long de la côte Chilienne et Péruvienne. Pour certaines gammes de fréquences, ils contrôlent la variabilité des upwellings du Chili et du Pérou. Un bilan de chaleur de la couche de mélange au niveau du Chili Central permet d'identifier les principaux mécanismes qui contrôlent la réponse océanique. Nous montrons aussi, que la côte Péruvienne est sous l'influence à la fois du forçage atmosphérique local, mais aussi de la variabilité équatoriale via les ondes de Kelvin piégées à la côte Sud-Americaine. Le modèle régional atmosphérique reproduit avec réalisme les Jets Côtiers tant au niveau du Chili que au niveau du Pérou. Les simulations océaniques, elles, reproduisent de manière réaliste la réponse océanique aux Jets Côtiers du Chili Central. Un bilan de chaleur de la couche de mélange permet d'étudier quels sont les mécanismes qui la contrôlent dans le modèle.

    Enfin, nous montrons que les modèles régionaux présentent une sensibilité à la résolution spatiale des modèles atmosphérique et océanique. En particulier, au niveau de la côte, le comportement des vents dans le modèle atmosphérique dépend de la résolution spatiale du modèle. De cause à effet, la réponse océanique va être différente d'un forçage basse résolution à un forçage plus haute résolutions.

    Nos résultats soulignent la compléxité du système océan-atmosphère dans le Système de Courants de Humboldt et mettent en relief la sensibilité des modèles régionaux au forçage et à la résolution spatiale adoptée.

    Mots clés : Système de Courants de Humboldt, Systèmes de Bord Est, Jets atmosphériques côtiers, Interactions Océan-Atmosphère, Upwellings, Modélisation Régionale, Modélisation Océanique, Modélisation Atmosphérique, Ondes de Kelvin Equatoriales, Pérou-Chili

    Vendredi 5 décembre - 10h - Salle Coriolis (OMP)

    Christelle BOSC

    Directeur de thèse : Thierry Delcroix (LEGOS)

    Sujet : Variabilité du volume d’eau chaude et de la couche barrière de sel dans l’océan Pacifique équatorial à l’échelle interannuelle (ENSO)

    Résumé : Le Pacifique Equatorial est une région clé pour l’étude du phénomène climatique El Niño Oscillation Australe qui joue un rôle essentiel sur la variabilité du climat à l’échelle globale. L’objectif de cette thèse est d’étudier, d’une part le rôle des ondes équatoriales sur le mécanisme de Recharge-Décharge d’ENSO et d’autre part, d’observer et comprendre l’impact des couches barrières de sel susceptibles d’influencer ENSO.

    Le mécanisme de Recharge-Décharge de la bande équatoriale (5°N-5°S) est analysé sur la période 2000-2007 à l’aide de données altimétriques. Les variations de volume d’eaux chaudes qui rechargent ou déchargent la bande équatoriale sont bien représentées par les transports méridiens de masse. Les ondes équatoriales de Rossby, premier mode méridien premier mode barocline, jouent un rôle important sur la partie géostrophique de ces transports. Une classification des évènements El Niño est également effectuée à l’aide des variations de volume d’eau chaude.

    L’étude de la structure thermohaline de la warm pool bénéficie de l’apport des données Argo. Une première étape de validation de ces données et de choix de critères d’estimation des couches barrière de sel est présentée. La co-variabilité entre les barrières de sel, le front de salinité, les températures de surface ou la hauteur dynamique montre une relation entre les couches barrières de sel et chacune de ces variables. Les barrières de sel sont favorisées par des fortes précipitations, de faibles vents, l’advection zonale de salinité de surface et le cisaillement vertical de courants. Pour la première fois à partir d’observations, l’influence des ondes équatoriales sur les couches barrières de sel est étudiée.

    Mots clés : ENSO, Pacifique Equatorial, Théorie de la Recharge-Décharge, ondes équatoriales de Kelvin et Rossby, Altimétrie, Warm Pool, Couches barrières de sel, Données Argo

    Mercredi 3 Décembre - 14h - salle Coriolis (OMP)

    Thomas ARSOUZE

    Directeur de thèse : Catherine Jeandel (LEGOS) & Jean-Claude Dutay (LSCE)

    Sujet : Modélisation du cycle océanique du Nd

    Résumé : La composition isotopique du néodyme (CI de Nd, aussi notée eps_Nd) est un traceur de la circulation océanique et des apports lithogéniques à l'océan. Dans le cadre de cette thèse, nous avons inséré les isotopes du Nd dans un modèle de circulation océanique général, afin de valider par la modélisation l'hypothèse de ``Boundary Exchange'' (BE, Boundary Scavenging associé à un apport de matière à l'océan le long de la marge continentale) comme principal source et puits de l'élément au réservoir océanique.

    Dans un premier temps, en considérant le seul BE comme terme source/puits pour la CI de Nd, nous avons pu reproduire les principales caractéristiques de la distribution océanique en eps_Nd (signature des principales masses d'eau, augmentation vers des valeurs radiogéniques le long de la circulation thermohaline) à la fois au niveau global et régional. Ce résultat confirme le BE comme processus primordial dans le cycle océanique de l'élément.

    Suite à cette étude préliminaire, nous avons mis en place un modèle couplé dynamique/biogéochimique permettant de modéliser à la fois la CI et la concentration en Nd, afin de résoudre le ``Paradoxe du Nd'' (qui résulte d'un découplage de comportement entre ces deux paramètres) et quantifier les sources de Nd à l'océan. Les résultats montrent que les interactions dissous/particulaires sont nécessaires pour réconcilier la distribution des deux paramètres, et que l'apport de matière des marges continentales est la source principale de Nd à l'océan (1.1.E10 g(Nd)/an), représentant plus de 95% du total des sources de Nd à l'océan.

    Mots clés : océanographie, biogéochimie marine, modélisation, isotopes, néodyme, traceurs océaniques, interactions continents/océan

    OCTOBRE 2008

    Vendredi 3 Octobre - 10h

    Claire MARALDI

    Directeurs de thèse : Laurent Testut (LEGOS) & Richard Coleman (Université de Tasmanie)

    Sujet : Modélisation de la dynamique barotrope de l'océan Indien Austral. Application à l'altimétrie.

    Résumé : L'avènement de l'altimétrie satellitaire au cours de ces dernières décennies a permis d'observer l'océan global avec des couvertures spatiales et temporelles uniques. Ces données sont d'une très grande richesse pour l'étude de l'océan Austral, qui reste l'océan le moins connu de la planète. Pour permettre une exploitation précise des observations altimétriques, la contribution de l'ensemble de la dynamique haute fréquence de l'océan doit en être préalablement corrigée.

    Nous utilisons le modèle hydrodynamique aux éléments finis MOG2D/T-UGOm pour simuler la dynamique barotrope de l'océan Indien Austral en réponse à la marée d'une part et aux forçages atmosphériques d'autre part. Un travail préliminaire important de reconstruction de la bathymétrie, élément clef de la modélisation, a été effectué. En particulier, nous avons appliqué une méthode originale combinant des données de sondages sismiques, des mesures d'élévation et la modélisation de la marée pour redéfinir la bathymétrie sous la plate-forme de glace d'Amery. Les deux modèles de réponse barotrope de l'océan ont été validés à l'aide de mesures in situ et satellitaires d'élévation et de données de courant. La comparaison de nos solutions avec des modèles globaux a permis de mettre en évidence l'apport de la modélisation régionale en région côtière et sous la plate-forme d'Amery.

    Les modèles développés ont ensuite été étudiés. L'analyse de la simulation de marée a permis d'examiner et de comprendre la dynamique de la marée dans la région d'étude. Nous avons ensuite effectué un bilan d'énergie afin d'évaluer la consistance du modèle et de distinguer les régions de forte dissipation. Par ailleurs, grâce aux résultats de la modélisation avec le forçage météorologique, nous avons pu étudier la circulation barotrope de l'océan Indien Austral, caractériser ses modes de variabilités et quantifier l'impact des forçages mis en jeu. Enfin, l'analyse conjointe des vitesses de ces deux simulations, des courants géostrophiques baroclines et des courants d'Ekman a permis d'estimer le mélange latéral sur le plateau Kerguelen. Nous avons mis en évidence que ce mélange, principalement dû aux vitesses de marée, pouvait expliquer les limites de l'extension de la croissance phytoplanctonnique observée chaque année sur le Nord du plateau.

    Les modèles de la dynamique haute fréquence ont finalement été appliqués à l'étude des signaux altimétriques. Ils ont d'abord été utilisés en tant qu'indicateur pour connaître les régions de génération de marée interne. L'analyse des mesures altimétriques dans ces régions a permis de caractériser la signature de surface de ces ondes et d'estimer l'énergie dissipée par ce processus. Les solutions barotropes ont également servi à corriger les mesures altimétriques des processus haute-fréquence aliasés. L'impact des corrections régionales a été quantifié dans les régions côtières et sur la plate-forme de glace d'Amery. Les mesures altimétriques corrigées nous ont alors permis d'étudier la dynamique océanique locale autour des îles Kerguelen ainsi qu'un amincissement de la plate-forme de glace d'Amery en son milieu pendant la période d'acquisition ENVISAT.

    Mots clés : Modélisation barotrope, Marée, Forçage atmosphérique, Altimétrie, Océan Indien Austral, plateau Kerguelen, plate-forme de glace d'Amery

    JUILLET 2008

    Mercredi 11 Juillet

    Gabriela Eugenia ATHIE de VELASCO

    Directeurs de thèse : Bernard Bourles & Frédéric Marin (LEGOS-BREST)

    Sujet : Etude de la structure spatio-temporelle de la variabilité intra-saisonnière dans les couches superficielles de l'océan Atlantique Tropicale

    Résumé : Dans l’Océan Atlantique Tropical, superposée au cycle saisonnier, de la variabilité aux échelles intra-saisonnières (2-50 jours) se manifeste en surface comme en sub-surface et avec des périodes différentes selon leur origine dynamique : le vent haute-fréquence ou les instabilités océaniques. Dans cette thèse, les modes spatio-temporels qui caractérisent cette variabilité intra-saisonnière sont étudiés d’une part à partir de séries de données satellite de longue durée (1999-2005) de température de surface de la mer (SST) et d’anomalies de niveau de la mer (SLA), et d’autre part à partir des sorties journalières d’un modèle de circulation générale océanique (2000-2004).

    L’analyse des observations satellites révèle que des périodes entre 10 et 20 jours dominent la variabilité intra-saisonnière à l’Est de 10°W, dans le Golfe de Guinée. Des oscillations bimensuelles piégées à l’équateur sont observées chaque année en SST pendant l’été, alors que de la variabilité aux mêmes périodes est observée dans le vent tout le long de l’année. La comparaison entre ces deux variables montre que la variabilité bimensuelle en SST est forcée par le vent, mais modulée saisonnièrement par la présence d’un front de SST au Nord de la langue d’eau froide équatoriale.

    Un deuxième signal, avec des périodes comprises entre 20 et 50 jours et composé par des anomalies se propageant vers l’Ouest entre 0.25 et 0.45 m/s, domine la variabilité intra-saisonnière dans les couches de surface de l’Atlantique Tropical à l’Ouest de 10°W. Ces anomalies correspondent à des ondes tropicales d’instabilité (TIWs) observées principalement à 5°N en SLA et à 2°N en SST. L’analyse des données satellites de SLA a permis de montrer que des TIWs avec une moindre amplitude sont également présentes au Sud de l’équateur et reliées à celles du Nord par une structure cross-équatoriale principalement en opposition de phase à 5°N et 5°S et en quadrature à 2°N et 2°S. Cette étude met ainsi en évidence la nature ondulatoire des TIWs et suggère que les TIWs résultent de la combinaison de plusieurs ondes équatoriales intra-saisonnières. A l’aide du modèle NATL470 forcé par des vents QuikSCAT mensuels, deux régions de variabilité entre 20-50 jours ont pu être identifiées dans l’Atlantique Tropical. La première est confinée dans une étroite bande équatoriale avec une structure en latitude correspondant à une onde de Yanaï à des périodes entre 25 et 35 jours. La deuxième est localisée de part et d’autre de l’équateur, principalement entre 3° et 7° de latitude, où les TIWs présentent une structure cross-équatoriale plus complexe et plus variable dans le temps, ce qui suggère la présence de plusieurs ondes de Rossby intra-saisonnières avec des périodes légèrement plus grandes (30-50 jours) que le signal équatorial.

    Une étude numérique, en utilisant différents champs de vent comme forçages, révèle que les caractéristiques de la variabilité intra-saisonnière dans les couches supérieures de l’Atlantique Tropical sont fortement dépendantes du forçage du vent. Les vents haute-fréquence génèrent de la variabilité entre 2-10 jours qui diminuent de façon significative l’amplitude des TIWs dans la couche mélangée de surface, modifiant ainsi les caractéristiques de la variabilité intra-saisonnière de la SST. Cette étude montre que les vents QuikSCAT utilisés en tant que forçage, reproduisent le mieux la variabilité intra-saisonnière de la SST. Par contre, les vents issus de la réanalyse NCEP/CORE présentent une variabilité haute fréquence (2-20 jours) très forte qui empêche le modèle numérique de reproduire de façon réaliste les TIWs.

    Mots clés : Océan Atlantique Tropical, variabilité intra-saisonnière, ondes tropicales d’instabilité, sensibilisation numérique à haute fréquence, ondes équatoriales, données satellite.

    Mardi 8 Juillet

    Nicolas Kolodziejczyk

    Directeur de thèse : Bernard Bourles (LEGOS-BREST)

    Sujet : Analyse de la Circulation de Sub-surface et de sa variabilité dans le Golfe de Guinée

    Résumé : Les observations in situ réalisées lors de campagnes océanographiques récentes dans le Golfe de Guinée ont permis de décrire la structure de la terminaison des courants équatoriaux de subsurface à l’est de l’Atlantique équatorial. La fréquence des campagnes océanographiques entre 1993 et 2007 ont permis d’établir à 10°W le cycle semi-annuel du Sous Courant Equatorial (EUC). Nous avons observé pendant l’hiver boréal, la recirculation vers l’ouest des masses d’eau subtropicales salées de la thermocline équatoriale dans les branches subsuperficielles du Courant Equatorial Sud (SEC) de part et d’autre de l’équateur. Une part de la recirculation s’effectue également le long de la côte dans le Sous Courant du Gabon-Congo (GCUC). Pendant l’été boréal, l’upwelling équatorial provoque l’érosion du noyau de sel de l’EUC dans la couche de surface. Les eaux subtropicales salées (> 36.00) n’atteignent plus le bord est pendant cette saison et recirculent directement dans le SEC en surface. Pendant, cette saison l’EUC accélère dans la partie inférieure de la thermocline atteignant son maximum maximorum annuel remarquable par une extension en profondeur du champ de vitesse zonale vers l’est. Cette extension profonde de l’EUC se renverse vers l’ouest en octobre-novembre. Enfin, l'analyse des courants zonaux dans le Golfe de Guinée simulés par le modèle CLIPPER permet de compléter la description du cycle saisonnier de l’EUC dans le Golfe de Guinée. Les eaux salées de la thermocline acheminées au bord Est bifurquent et recirculent vers l’ouest pendant l’hiver et le printemps boréal (saison peu échantillonnée à partir de campagnes) et sont upwellées pendant l’été boréal. Les masses d’eau de la thermocline sont également advectées vers le sud pendant l’été boréal. Nous montrons que le cycle semi-annuel de l’EUC est associé au renforcement des vents zonaux dans le Golfe de Guinée, particulièrement pendant le printemps et l’été boréal. Des ondes de Rossby longues l=1 se propageant verticalement et reliées au cycle saisonnier de la terminaison de l’EUC sont également observées sous la thermocline à 10° W et expliquent la renverse de courants sous l’EUC en octobre-novembre.

    FEVRIER 2008

    Mardi 19 février à 10h30

    Matthieu Le Hénaff

    Directeur de thèse : Pierre De Mey, LEGOS

    Sujet : « Évaluation objective de réseaux d'observation en domaine côtier par la modélisation d'ensemble »

    Mots-clés : océan côtier, réseau d'observation, assimilation de données, méthode d'ensemble, méso échelle, altimétrie à fauchée, erreurs

    Résumé : L'océan côtier est une zone d'interface entre les continents et l'océan hauturier. Cette zone, qui comprend le plateau continental, le talus et le voisinage de celui-ci dans la plaine abyssale, est le siège de nombreux processus physiques d'échelles spatiales et temporelles variées, complexes à modéliser et à observer, et notamment d'échanges entre la côte et le large. Les attentes du public y sont pourtant nombreuses : recherche de disparus, suivis de polluants, besoins militaires, prévisions de surcotes etc. Afin d'améliorer notre connaissance de l'océan côtier, il convient d'améliorer la modélisation de cette zone mais aussi de mieux l'observer. La mise au point de réseaux d'observation en zone côtière n'est pas triviale. L'utilisation de modèles numériques comme support de la conception de réseaux se révèle utile, car les modèles constituent une représentation de la réalité riche en informations sur la zone d'étude. Les méthodes d'ensemble permettent de représenter les statistiques d'erreurs du modèle, et peuvent être utilisées afin de déterminer quel réseau est le plus apte à détecter ces erreurs, pour éventuellement les contraindre par assimilation de données. Cette thèse est composée de deux parties :
    (1) l'étude par assimilation de données de l'impact des erreurs de roulis d'un altimètre à fauchée à l'aide d'un modèle barotrope de la Mer du Nord ; (2) l'étude de la détection des modes d'erreurs du modèle par divers réseaux d'observation dans un modèle 3D du Golfe de Gascogne. L'exposé se concentrera sur ce deuxième sujet. La technique développée s'intitule RMS pour Representer Matrix Spectra. Cette méthode permet de définir un critère quantitatif de discrimination de divers réseaux d'observation, ainsi qu'une analyse qualitative permettant de comprendre l'impact du réseau considéré sur toutes les dimensions du modèle (temps, espace, variables). Cette technique a été appliquée à l'étude de divers réseaux d'observations spatiales et in-situ, à l'aide d'un modèle 3D du Golfe de Gascogne à l'été 2004. Dans ce contexte, nous avons démontré les capacités d'un altimètre à fauchée à observer la dynamique méso échelle de l'océan côtier, ainsi que l'apport de mesures de courant dans la conception d'une campagne de mesures, et enfin l'apport des données marégraphiques dans la modélisation côtière. Ces travaux illustrent les potentiels de la méthode qui apparaît prometteuse pour la mise au point d'observatoires côtiers.

    Jury : - Nick Hall, Professeur, LEGOS, Toulouse - Pierre De Mey , Directeur de Recherches CNRS, LEGOS, Toulouse - Pierre-Yves Le Traon, Responsable Programme Systèmes Opérationnels Hauturiers, IFREMER, Plouzané - Gilles Reverdin, Directeur de Recherches CNRS, LOCEAN, Paris - Pierre Brasseur, Directeur de Recherches CNRS, LEGI, Grenoble - Joaquin Tintoré, Professeur, IMEDEA, Majorque, Espagne - Rémy Baraille, Ingénieur Chargé de Recherches, SHOM, Toulouse

    DECEMBRE 2007

    Lundi 17 décembre 2007 à 14h30

    salle Coriolis (de l'Observatoire Midi Pyrénées)

    Célia Venchiarutti

    Directrice de thèse : Catherine Jeandel, Directrice de Recherches CNRS, LEGOS

    sujet : "Approche de la dynamique des particules dans le sillage des Kerguelen, à l'aide des traceurs géochimiques : 230Th et 231Pa."

    Résumé: Le projet KEOPS (Kerguelen Ocean and Plateau compared Sutdy, 19 janv-13 fév. 2005) avait pour but d'étudier un bloom récurrent, observé chaque année dans le sillage des Kerguelen et attribué à la fertilisation naturelle de cette région par le fer. KEOPS intégrait une forte composante géochimique dans l'étude de cette fertilisation naturelle. La dynamique des particules (vitesses de chute, temps de résidence) et les interactions entre dissous et particules (« boundary scavenging ») sont essentiels pour mieux comprendre les mécanismes responsables de la fertilisation observée sur le plateau des Kerguelen. Cette étude propose d'utiliser deux radionucléides le 230Th et le 231Pa - tous deux produits de désintégration de l'uranium soluble et conservatif, et très réactifs vis-à-vis des particules - comme traceurs de la dynamique des particules. L'étude des vitesses de chute des particules, estimées à partir des distributions de 230Th a montré que, paradoxalement à sa forte productivité, le plateau avait des vitesses de chute des particules plus faibles (S= 500 m.an-1) que les stations du large dans les eaux HNLC (S=800 m.an-1). Ce résultat, assez surprenant, soulève une question quant à la limitation du modèle de scavenging 1D dans le cadre de l'étude de la dynamique des particules des systèmes côte-large et suggère l'utilisation d'un modèle 2D plus approprié pour reproduire le scavenging de ces régions. Sur le plateau, les fortes concentrations de 231Pa dissous suggèrent que du 231Pa a été relâché lors de la dégradation bactérienne(tracée par le Baxs) d'agrégats, riches en opale (phase pour laquelle le Pa a une forte affinité). Sur l'escarpement à l'Est du plateau, la diminution des concentrations de 230Th et de 231Pa dissous, concomitante à l'augmentation de leur concentration dans les particules, a montré l'intensification du processus de scavenging le long de la pente du plateau. Lors de ce « boundary scavenging », le 231Pa est préférentiellement soustrait à la colonne d'eau, sous l'effet de couches néphéloïdes ou de re-suspension depuis les sédiments, riches en opale, et déposés sur la pente du plateau ou au fond de la colonne d'eau.

    Mots clés : KEOPS- Océan Austral- traceurs isotopiques-thorium- protactinium- boundary scavenging- particules- vitesse de chute

    Jury : -Stéphane Blain- Professeur au Laboratoire d'Océanographie et de Biogéochimie (LOB), Campus de Luminy à Marseille- Rapporteur -Jean-Louis Reyss- Directeur de Recherches CNRS au Laboratoire de Sciences du Climat et de l'Environnement à Gif/Yvette- Rapporteur -Michiel Rutgers van der Loeff- "Senior Scientist" à l'Alfred Wegener Institute de Bremerhaven (Allemagne)- Rapporteur -Matthieu Roy-Barman- Professeur à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Laboratoire de Sciences du Climat et de l'Environnement à Gif/Yvette- Examinateur -Jean Riotte- Chargé de Recherches à l'IRD, LMTG- Examinateur -Catherine Jeandel, Directrice de Recherches, CNRS, LEGOS, Toulouse - Directrice de thèse

    le 13 décembre 2007, à 10 H00

    salle Coriolis de l'Observatoire Midi Pyrénées, Toulouse

    Marielle LACOMBE

    Sujet : Méthodes électrochimiques pour l'analyse / in situ / de composés bioactifs en milieu océanique

    Résumé : La réalisation d'observatoires biogéochimiques autonomes pour l'étude de la colonne d'eau dans l'océan ouvert et des écosystèmes chimiosynthétiques profonds est une étape primordiale dans l'acquisition de données océaniques pour une meilleure compréhension des écosystèmes. Nous nous intéressons ici à l'acide silicique et aux sulfures, composés clés de la chaîne alimentaire marine. Nous proposons une méthode de mesure voltammétrique des sulfures sur électrode d'argent ainsi qu'une mesure originale sans calibration basée sur la différence de solubilité entre le chlorure d'argent et le sulfure d'argent. Une méthode d'analyse de l'acide silicique autonome en réactifs est développée grâce aux molybdates et aux protons libérés lors de l'oxydation du molybdène. Ces développements analytiques ont mené à la participation à la validation d'un potentiostat immergeable autonome, premier pas vers un capteur pour la mesure de ces paramètres / in situ / . En parallèle une analyse des masses d'eau du Passage de Drake est réalisée grâce aux données hydrographiques collectées pendant la campagne Drake ANT XXIII/3 en 2006.

    Mots clés : *observatoires / in situ / autonomes, océan ouvert, écosystèmes profonds, acide silicique, sulfures, électrochimie, voltammétrie, capteur, Passage de Drake, masses d'eau.


    Jury :
    Maurice L'Her :Directeur de Recherches, Université de Bretagne Occidentale, Brest Rapporteur
    Paul Tréguer : Professeur émérite, IUEM, Université de Bretagne Occidentale, Brest Rapporteur
    Pascal Morin : Chargé de Recherches CNRS, IUEM Université Bretagne Occidentale, Brest Examinateur
    Philippe Le Baron : Professeur, Université Pierre et Marie Curie, Banyuls sur Mer Examinateur
    Maurice Comtat : Professeur, Université Paul Sabatier Toulouse III, Responsable scientifique
    Nadine Le Bris : Chercheur, IFREMER Brest Responsable scientifique
    Véronique Garçon : Directrice de Recherches, CNRS, LEGOS, Toulouse Directrice de thèse

    Xavier Couvelard

    Jeudi 6 décembre à 10h30

    salle Coriolis

    Sujet : "Structure et dynamique des jets barotropes créés par les îles du Pacifique Sud-Ouest"


    Composition du jury:
    *Nick Hall Président (Pr,UPS) LEGOS-Toulouse *Bernard Barnier Rapporteur (DR,CNRS) LEGI-Grenoble *Bruno Blanke Rapporteur (DR,CNRS) LPO-Brest *Yves Gouriou Rapporteur (DR,IRD) IRD-Brest *Jacques Verron Examinateur (DR,CNRS) LEGI-Grenoble *Lionel Gourdeau Directeur (CR,IRD) LEGOS-Nouméa *Patrick Marchesiello Codirecteur (CR,IRD) LEGOS-Nouméa

    Résumé: Les observations et les modèles globaux ont montré récemment que l'écoulement vers l'ouest du Courant Equatorial Sud (SEC), correspondant à la partie nord de la grande gyre subtropicale du Pacifique Sud, est perturbé par la topographie complexe du Pacifique Sud-Ouest. Le SEC se concentre en jets zonaux associés aux îles de Fidji, Vanuatu et Nouvelle-Calédonie. Une campagne d'observation de ces jets par l'équipe du LEGOS à Nouméa (SECALIS03, Juillet 2005) a montré une forte activité méso-échelle non résolue par les modèles globaux. Elle a aussi mesuré des transports nettement plus élevés que ceux prévus par la théorie linéaire barotrope de Sverdrup adaptée aux effets d'île. Ce travail de thèse est motivé par la compréhension des processus non-linéaires et des effets topographiques en lien avec les nombreuses îles et les fonds sous-marins fortement accidentés du Pacifique Sud-Ouest. Pour comprendre la dynamique et la formation des jets, nous nous intéressons à l'écoulement intégré verticalement (barotrope) qui subit directement l'influence des processus topographiques et ceux de rectification non linéaire. Une simulation régionale à haute résolution (1/12°) du modèle ROMS (Regional Oceanic Modelling System), a été réalisée. L'effort de validation du modèle a permis de mettre à jour un problème de diffusion diapycnale trop forte. Ce problème numérique a été résolu par l'utilisation d'un opérateur d'advection non diffusif, qui permet désormais de préserver la structure thermohaline de grande échelle et l'intégrité de la solution dynamique régionale. La solution obtenue montre la présence de jets intenses avec des recirculations dans le sillage des îles et une tendance des jets à être déviés vers le nord en abordant les îles principales : Nouvelle-Calédonie, Vanuatu, Fidji. Des bilans de vorticité de l'écoulement permettent de mettre en évidence la prédominance des effets topographiques sur la circulation du Pacifique Sud-Ouest, bien que ces derniers soient en partie compensés par la baroclinicité et l'advection non linéaire. L'effet topographique favorise par conservation de vorticité potentielle la déviation des jets vers le nord. Les non-linéarités sont importantes pour les recirculations dans le sillage des îles. L'augmentation de la résolution (donc également la représentation de la topographie) conduit à des jets plus étroits et à une « vidange » des jets au sud des îles au profit de ceux au nord. Le Pacifique Sud-Ouest étant considéré comme une région clef dans la modulation décennale du climat, ce travail tend à affirmer la nécessité de prendre en compte plus finement les effets topographiques du Pacifique Sud-Ouest dans les modèles d'océan globaux et de climat.

    NOVEMBRE 2007

    Vendredi 23 novembre 2007 à 16 h

    salle Coriolis (OMP)

    Jérôme Bouffard

    le sujet : Amélioration de l'altimétrie côtière appliquée à l'étude de la circulation dans la partie nord du bassin occidental méditerranéen


    Résumé : La frange littorale du bassin occidental nord de la Mer Méditerranée est très urbanisée, industrialisée et connaît de forts apports anthropiques qui ne sont pas sans impact sur l'équilibre de la faune et de la flore. Une des composantes essentielles à la compréhension de cet écosystème fragile réside dans la connaissance de la circulation océanique locale. Celle-ci se caractérise par la présence d'un courant côtier étroit (le
    Courant Liguro Provençal Catalan, dit « LPC »), à la circulation cyclonique marquée par une forte variabilité saisonnière. L'utilisation de systèmes d'observations adaptés aux échelles de variabilités rencontrées, doit jouer un rôle primordial pour une gestion optimisée de l'environnement côtier. De par leur couverture spatiale et leur répétitivité, les observations altimétriques satellitaires sont devenues indispensables dans l'étude de processus hauturiers de grandeéchelle. Cependant, du fait de limitations technologiques et de corrections inadaptées, les missions altimétriques actuelles ne sont pas optimisées pour l'étude de la dynamique côtière et régionale. (alias résiduels, corrections radiométriques défaillantes, échelles de
    variabilités fines …).

    Dans le cadre de cette thèse, nous avons donc élaboré un nouveau jeu de données altimétriques multi-satellites. La chaîne de traitement développée intègre des corrections géophysiques améliorées ainsi qu'une procédure visant à filtrer les erreurs d'orbites résiduelles. Un des points forts réside dans l'utilisation de données échantillonnées à haute résolution (10/20 Hz) combinée à une méthode de discrimination et de reconstruction de corrections instrumentales défaillantes. Des intercomparaisons avec un produit altimétrique régional AVISO (SSALTO-DUACS, 2006) ont montré des améliorations qualitatives (consistance avec des données marégraphiques augmentée d'environ 10-15%) et quantitatives (nombre de données valides, distance à la côte) supérieures en zone côtière. Les données générées ont permis d'étudier des processus dynamiques de faible échelle spatiale dans des zones « marginales », notamment la mise en relief et le suivi de la dynamique du LPC (variabilités saisonnières, intrusion sur le plateau du Golfe du Lion, transport dans le Canal Corse…). Après une phase d'homogénéisation, les données altimétriques côtières ont également été comparées au modèle de circulation côtier SYMPHONIE et ont démontré leur fort potentiel de validation, de contrôle et d'optimisation des conditions au limite des simulations.

    Composition du jury:
    *P. De Mey Directeur de thèse LEGOS-Toulouse
    *Y. Ménard Co-Dir de thèse (encadrant) LEGOS-Toulouse
    *N. Hall Président LEGOS-Toulouse
    *M. Crépon Rapporteur LOCEAN-Paris
    *P. Vincent Rapporteur IFREMER-Paris
    *S. Vignudelli Examinateur CNR-Pise
    *P. Cipollini Examinateur NOC-Southampton
    *P. Marsaleix Examinateur LA-Toulouse
    *J. Benveniste Invité ESA-Esrin

    Le lundi 05 Novembre à 10h30

    salle Coriolis (OMP)

    Jean-Baptiste Sallee (LEGOS, directrice de thèse : Rosemary Morrow)

    sujet : "Les eaux modales de l'Océan Austral"

    Résumé : -------- Les eaux modales Subantarctiques (SAMW) sont formées dans la profonde couche de mélange au nord du front Subantarctique (SAF) dans l'Océan Austral. Elles influencent le climat à des échelles décennales et inter-annuelles et jouent un rôle fondamental dans la ventilation de la thermocline de l'Océan Austral. Nous étudions la formation des SAMW en nous fondant sur les récents flotteurs profilants ARGO et sur les dériveurs de surface GDP. Ces jeux de données fournissent une très bonne couverture spatio-temporelle des processus à l'oeuvre dans les couches supérieures de l'Océan Austral. Depuis le lancement du programme international ARGO, le nombre de profils hydrographiques a augmenté de façon considérable dans l'Océan Austral. Une analyse de ces données a montré que les flux air-mer et les flux d'Ekman sont les forçages dominants dans la formation des SAMW. Nous avons trouvé une transition rapide, autour de 70° E, des couches de mélange peu profondes en amont vers des couches de mélange très profondes en aval. Cette transition est associée à un changement de signe de la diffusion tourbillonnaire horizontale dans les couches de surface, et à l'extension méridionale de l'ACC lorsqu'il passe autour du plateau de Kerguelen. Ces effets sont directement liés à la bathymétrie et laissent place à une région de formation des SAMW au Sud-Ouest de l'Australie. La formation des SAMW est intimement liée à la dynamique océanique Australe et à la position des principaux fronts polaires. Une deuxième étude concerne la circulation du Courant Circumpolaire Antarctique (ACC) et la variabilité frontale. Dans cette étude, nous avons tiré parti de la complémentarité des données in situ et altimétriques afin de suivre l'évolution des deux principaux fronts de l'ACC pendant la période 1993-2005. Nous avons comparé leurs mouvements avec les deux principaux modes de variabilité atmosphérique de l'Hémisphère Sud, le mode annulaire Austral (SAM) et l'Oscillation Australe El-Niño (ENSO). La position moyenne des fronts est déterminée avant tout par les fonds océaniques. Cependant, nous avons trouvé que dans les régions à fond plat, les fronts forment de grands méandres dus à l'activité tourbillonnaire et aux forçages atmosphériques. En parallèle, nous avons développé une nouvelle estimation de la distribution circumpolaire de la diffusion dans l'Océan Austral. La diffusion n'a presque jamais été étudiée à partir de données in situ dans cet océan. Nous avons calculé une estimation du coefficient de diffusion tourbillonnaire à partir d'une analyse statistique de dix années de trajectoires de dériveurs de surface. Nous avons cartographié ce coefficient dans l'Océan Austral, puis nous l'avons paramétré à partir de données altimétriques pour pouvoir en étudier l'évolution inter-annuelle et en faciliter l'utilisation dans le futur. Cette étude montre que l'Océan Austral est fortement diffusif au nord de l'ACC, et particulièrement près des courants de bord Ouest, c'est à dire dans la Rétroflexion des Aiguilles, dans la région du plateau de Campbell, et dans le courant de Brésil-Malouines. Ces résultats nous ont menés à une analyse circumpolaire de la formation des SAMW, et à une meilleure conception du lien entre la dynamique océanique Australe et la formation des SAMW. La croissance constante des données hydrologiques du programme ARGO dans l'Océan Austral nous a également permis de mieux représenter la répartition des régions de formation des SAMW. Nous avons trouvé que la diffusion tourbillonnaire joue un rôle majeur dans les budgets de chaleur locaux. Au Sud des courants de bord Ouest, et au nord du SAF, la diffusion tourbillonnaire apporte de la chaleur, équilibrant et même dominant les refroidissements hivernaux dus aux flux d'Ekman et aux flux air-mer. Elle réduit en particulier la déstabilisation de la couche de mélange au nord du SAF dans l'Ouest du bassin Indien, en aval de la Rétroflexion des Aiguilles, et dans l'Ouest du bassin Pacifique, en aval du Plateau de Campbell.

    Jury :
    Gurvan Madec (LODYC)
    Gilles Reverdin (LODYC)
    Anne-Marie Treguier (LPO)
    Kevin Speer (FSU, usa)
    Nick Hall (LEGOS)
    Rosemary Morrow (LEGOS)

    OCTOBRE 2007

    Jeudi 04 octobre 2007 à 10h30(en salle Coriolis OMP)

    Pascual Lacroix (LEGOS)

    Directeurs de thèse : Frédérique Remy & Monique Dechambre

    Titre :"Apport de l'altimétrie spatiale à l'étude de la neige de la calotte polaire antarctique"

    Résumé : La calotte polaire antarctique est constituée d'une épaisse couche de glace surmontée d'un névé d'une centaine de mètres d'épaisseur. Si les observations satellites, avec une couverture quasi-globale du continent, ont permis depuis bientôt 40 ans de fournir de nombreuses informations sur sa topographie et quelques propriétés de sa surface, la connaissance de son manteau neigeux est encore très limitée. Les précipitations qui se déposent sont balayées par les vents, s'accumulent pour former des couches. En s'enfouissant, les grains de neige qui les constituent subissent un métamorphisme qui modifie leur taille et leurs caractéristiques. Pourtant, Les taux d'accumulations ou les tailles des grains de neige, dont la signature est contenue dans les observations de la proche surface, sont des indicateurs climatiques clés, jusqu'alors mal connus. Depuis 2002 et le lancement de ENVISAT, on dispose d'un altimètre radar qui couvre 80 % de la calotte polaire Antarctique, dont la particularité est d'acquérir des signaux à deux fréquences différentes (bande S à 3.2 GHz et bande Ku à 13.6 GHz). Ces deux ondes pénètrent dans le manteau neigeux sur plusieurs mètres et ont des sensibilités différentes aux propriétés de la neige. L'idée de cette thèse est ainsi d'utiliser cette double information pour retrouver les propriétés du manteau neigeux. On se propose de résoudre cette problématique par une analyse et une modélisation des signaux altimétriques sur la calotte polaire, puis par leur inversion. On se penche tout d'abord sur quelques études de cas pour estimer la sensibilité des signaux aux différentes propriétés de la neige: i/ On montre que le signal altimétrique est sensible à la rugosité de la surface à différentes échelles, puis ii/ que le signal altimétrique est sujet à des variations saisonnières causées par la densification de la neige en surface, et enfin iii/ que les ondes radars sont réfléchies par des strates en profondeur. Un modèle de l'interaction de l'onde avec le manteau neigeux est réalisé simultanément aux deux fréquences, afin de permettre une comparaison de ces signaux entre eux. Les résutats du modèle sont utilisés pour expliquer les variations saisonnières précédemment observées. On montre alors que les variations des propriétés du manteau neigeux peuvent biaiser l'altitude retrouvée par les altimètres sur les calottes polaires. Les paramètres du manteau neigeux sont ensuite estimés à l'échelle de la calotte polaire antarctique. Les tailles de grains retrouvées présentent un grossissement vers l'intérieur du continent. Egalement, l'état de surface de la neige peut être particulièrement lisse dans certaines régions. La donnée in situ de l'état de surface de la neige étant quasi inexistante sur les calottes polaires, on dévellope finalement un protocole de mesure de la rugosité des surfaces enneigées, utilisant un laser embarqué sur une moto-neige. La manip est testée sur le glacier Pirletta au Spitzberg.

    Mots clés : - Calotte polaire Antarctique - altimétrie radar - manteau neigeux - densification - rugosité de surface -

    Composition du jury :
    Nick Hall (LEGOS, Toulouse), Président
    Michel Fily (LGGE, Grenoble), Rapporteur
    Valérie Ciarletti (CETP, Paris), Rapporteur
    Jerome Benveniste (ESA, Rome), Examinateur
    Frédérique Rémy (LEGOS, Toulouse),directrice de thèse
    Monique Dechambre (CETP, Paris), directrice de thèse

    MARS 2007

    Le vendredi 30 mars 2007 à 14h00 (en salle Coriolis OMP)


    Laurent Bessières (LEGOS)

    Directeurs de thèse : Gurvan Madec / Florent Lyard / Christian Le Provost)

    Titre : "Impact des marées sur la circulation générale océanique, dans une perspective climatologique."

    Résumé : La marée océanique a longtemps été considérée comme un phénomène haute fréquence dont la zone d'influence se limitait aux plateaux continentaux. Ainsi, la marée n'apparaissait pas susceptible d'interagir sur la circulation océanique grande échelle et in fine sur la dynamique basse fréquence du climat. Ce n'est qu'à la fin des années 1990, lorsque la mesure altimétrique et les solutions hydrodynamiques globales de marées ont atteint une précision centimétrique, qu'une connexion entre les marées et le climat est devenue envisageable. Dans cette perspective, l'objectif de cette étude est d'explorer quels sont les effets de la marée sur la circulation océanique grande échelle. Ces effets ont lieu à travers deux processus physiques essentiels liés à la marée : (i) sa dynamique fortement non-linéaire et (ii) la dissipation de son énergie en plein océan, sous la forme de mélange vertical ou de chaleur. Pour examiner chacun de ces aspects, la méthode retenue consiste à paramétriser les effets de la marée dans un modèle tridimensionnel de circulation générale océanique (OGCM) dédié au climat : NEMO. Pour ce faire nous utilisons les sorties 'off line' d'un modèle hydrodynamique bidimensionnel dédié à la marée : MOG2D-G. Dans un premier temps nous déterminons et nous décrivons pour la première fois une carte de la circulation résiduelle de marée (CRM) mondiale générée par la dynamique non-linéaire de la marée. Cette CRM obtenue par l'intermédiaire de MOG2D-G est alors introduite sous la forme d'un forçage extérieur dans l'OGCM NEMO. Dans un second temps, nous examinons la dissipation de l'énergie des marées. Tout d'abord nous quantifions la fraction de l'énergie de marée qui est dissipée en chaleur, ceci afin de déterminer si, à l'instar du flux géothermal, elle est susceptible de jouer un rôle important sur la circulation abyssale. Après avoir écarté cette possibilité, nous considérons la fraction d'énergie de marée qui se dissipe localement en mélange vertical via les ondes internes : le "tidal mixing" (TM). Le TM résulte d'un transfert d'énergie du mode barotope vers les modes baroclines. Ce transfert est diagnostiqué grâce au modèle MOG2D-G et intégré dans NEMO par l'intermédiaire d'une paramétrisation du mélange turbulent vertical. Nous concluons : (i) que l'effet des marées sur la circulation océanique grande échelle et in fine sur le climat ne peut être significatif qu'à travers le TM, (ii) que l'introduction du TM local dans les OGCM est essentielle pour représenter correctement le transport des masses d'eaux abyssales et (iii) qu'il est désormais crucial de considérer le TM engendré loin du site de génération des ondes internes.

    Mots clés : Circulation générale océanique / dissipation de la marée océanique / ondes internes / transfert d'énergie du mode barotrope vers les modes baroclines / dynamique non-linéaire de la marée / circulation résiduelle de marée / modèle de circulation générale océanique (OGCM) / paramétrisation du mélange vertical induit par la marée / "tidal mixing" (TM).

    Composition du jury :
    -Nick Hall, Président (LEGOS, Toulouse) -
    -Anne-Marie Tréguier, Rapporteur (LPO, Brest)
    -Bernard Barnier, Rapporteur (LEGI, Grenoble)
    -Patrick Vincent, Examinateur (IFREMER, Paris)
    -Gurvan Madec, Directeur de thèse (LOCEAN, Paris)
    -Florent Lyard, Co-directeur de thèse (LEGOS, Toulouse)

    vendredi 09 mars 2007 à 10h30 (en salle Coriolis OMP)


    Marie Croquette (LEGOS )

    Directeur de thèse : Gérard Eldin
    Titre : « Contribution à l'étude de l'upwelling du Pérou-Chili»
    Résumé : Le système de courants du Pacifique Sud-Est a la particularité d'être étroitement lié à la présence de l'upwelling côtier (induit par les vents locaux) tout en étant fortement soumis aux perturbations d'origine équatoriale (via la propagation d'ondes océaniques) notamment celles associées au phénomène El Niño. Dans cette thèse, les données satellites et la modélisation numérique (avec le recours à deux types de modèles de différentes caractéristiques) ont permis une étude de la variabilité et de la dynamique de l'upwelling côtier et des courants "alongshore" associés (CPCC , Chile Peru coastal Current et PCUC , Peru-Chile Undercurrent). Cette étude a la particularité de couvrir quasiment toute la côte sud-américaine : du Pérou au Sud du Chili (50°S). Les caractéristiques des variations au Pérou et au Chili sont séparées par une zone de transition autour de 20°S où les vents, l'upwelling et le PCUC sont particulièrement faibles. Les résurgences à la côte sont contrôlées aussi bien aux échelles saisonnières qu'interannuelles par le vent (via le transport d'Ekman) mais sont fortement modulées par la topographie côtière (caps, baies) comme le montre la modélisation à haute résolution. Le CPCC est clairement géostrophique. Sa variabilité, aux échelles saisonnières et interannuelles, est fortement soumise à l'influence des propagations d'ondes côtières piégées et il présente des fluctuations en accord avec celles de l'équateur. Le PCUC, a une dynamique plus complexe : il semble en partie géostrophique mais le rôle du forçage local et celui du forçage à distance restent à préciser. Les origines des eaux du PCUC et de l'upwelling ont également été étudiées à l'aide d'outils lagrangiens et les transports ont été quantifiés. Trois sources ont été identifiées : l'EUC (Equatorial Undercurrent) alimente principalement le Pérou, le SSCC (Southern Sub-Surface Counter Current) alimente à la fois le sud du Pérou et le Chili et enfin une troisième source moins importante, provenant du Sud, liée à l'ESPIW (Eastern South Pacific Intermediate Water, eau provenant du sud-Chili) alimente le centre et le sud du Chili.
    Composition du jury :
    - Nick Hall
    - Des Barton (rapporteur)
    - Bruno Blanke (rapporteur)
    - Claude Roy
    - Yves du Penhoat
    -Vincent Echevin
    - Gérard Eldin (directeur de thèse)

    FEVRIER 2007

    Vendredi 02 février 2007 à 14h15 (salle Coriolis, OMP)


    Anne-Charlotte PETER

    Directeur de thèse : Yves du Penhoat
    Titre : « Variabilité de la température de la couche de mélange en Atlantique équatorial aux échelles saisonnières à interannuelles »
    Résumé : L’objectif de cette thèse est l’étude de la variabilité de la température de la couche de surface dans l’océan Atlantique équatorial aux échelles de temps saisonnières à interannuelles. Pour répondre à cette question, nous avons utilisé différentes simulations d’un modèle de circulation océanique générale et des données in-situ et satellitaires.L’étude du bilan de chaleur de la couche de mélange a permis de montrer que l’apparition saisonnière de la langue d’eau froide équatoriale était principalement due à la diminution du réchauffement des flux atmosphériques et l’augmentation des processus de subsurface. En surface, suite au gradient méridien de température entre les eaux froides à l’équateur et les eaux plus chaudes au nord, il se crée un front thermique où se déclenchent des ondes tropicales d’instabilité érodent la langue d’eau froide. Les advections horizontales par les courants basse fréquence (>35 jours) n’influencent que faiblement la température à l’échelle annuelle ou saisonnière.La comparaison des années 1996, 1997 et 1998 où ont eu lieu de forts évènements interannuels, a révélé deux mécanismes différents. Pour les années 1996 et 1997, ce sont les anomalies interannuelles de tension de vent zonal dans l’ouest du bassin qui sont à l’origine d’anomalies de SST dans l’Est du bassin. En revanche, en 1998, ce sont les effets conjugués des anomalies locales et thermodynamiques du module du vent et des différences de température air-mer qui sont responsables de l’anomalie de SST observée pendant toute l’année.
    Composition du jury :
    - Yves du Penhoat, directeur de thèse
    - Guy Caniaux, co-directeur de thèse
    - Serge Chauzy, professeur
    - Anne-Marie Treguier, rapporteur
    - Gilles Reverdin, rapporteur
    - Bernard Bourles, examinateur
    - Yves Gouriou, examinateur

    JANVIER 2007

    Jeudi 25 janvier 2006 à 14h30, (salle Coriolis, OMP)


    Vivien ENJOLRAS

    Directrice de thèse : Anny Cazenave
    Titre : « Evaluation des performances des nouveaux instruments radar altimètres imageurs interférométriques spatiaux – application à l’océanographie et à l’hydrologie »
    Mots-clés : radar, altimétrie, interférométrie, bilan d’erreur, performance, océanographie, hydrologie, WatER, analyse mission, méso échelle, Europe, formes d’onde
    Résumé : Les catastrophes naturelles telles qu’inondations ou cyclones n’ont de cesse de nous rappeler le pouvoir destructeur des moindres déséquilibres du cycle de l’eau, conditionnés par l’effet prépondérant des océans sur le climat. L’observation des océans depuis l’espace s’appuie pour partie sur les radars altimètres, freinés dans leur efficacité par le manque de couverture spatiale (trou de 150 km à l’equateur pour le couple Topex/Poseidon-Jason-1) et le faible pouvoir résolvant (environ 7 km). Nous étudions dans ce travail les solutions technologiques permettant d’améliorer les caractéristiques de fauchée et de résolution de ces instruments, en dégageant de nouvelles perspectives scientifiques, notamment dans les domaines de l’altimétrie méso échelle et de l’hydrologie. Ce travail est constitué de trois axes.
    Le premier axe vise à évaluer les performances de nouveaux instruments radar altimètres à fauchée élargie par technique d’interférométrie, principalement pour l’océanographie. Le concept initial de l’instrument WSOA (Wide Swath Ocean Altimeter) embarqué sur Jason-2 a été revisité, ce qui a permis de dégager un point de fonctionnement optimal, au prix d’un léger ajustement des paramètres d’orbite et de quelques paramètres instrumentaux, sans pour autant délaisser les technologies existantes. Par rapport au concept initial WSOA, deux améliorations majeures sont acquises : 1) Une couverture spatiale globale entre -80° et 80 ° de latitude en 14 jours, offrant un taux de revisite inférieur à une semaine pour 80% des régions. 2) L’amélioration de la résolution spatiale, évoluant de 16*14 km à 12*1 km, et ouvrant la voie à une observation encore plus fine des phénomènes locaux de plein océan, à de nouvelles opportunités d’accès aux zones côtières, aux eaux continentales, avec une qualité de mesure dans certains cas comparable à celle du plein océan.
    Le second axe de la thèse est consacré à l’hydrologie et à l’étude des eaux continentales. Il instruit les questions suivantes : Comment détecter à l’échelle globale l’ensemble des eaux continentales avec une résolution inférieure à 100 m ? Comment restituer leur hauteur avec une précision de quelques centimètres ? Comment réduire les différentes sources d’erreurs potentielles ? A travers la proposition de mission WatER (Water Elevation Recovery Satellite Mission) dans le cadre du programme Earth Explorer Core Mission de l’Agence Spatiale Européenne, nous avons imaginé une mission virtuelle officiant sur trois zones distinctes en Europe. Pour ces situations particulières, nous avons montré que les objectifs scientifiques exigeant des mesures suffisamment précises de hauteur (< 10 cm) et de pente (< 10 μrad) étaient remplis. Une chaîne de traitement des données au sol a été proposée.
    Le troisième axe de la thèse s’est enfin attaché à la manière d’utiliser au mieux les données altimétriques traditionnelles sur les zones d’eaux continentales. Une nouvelle méthode de traitement des formes d’ondes altimétriques nadir a été ébauchée. Elle consiste à integrer la connaissance de la topographie du terrain délimitant les zones d’eau observées pour soustraire sa contribution de la forme d’onde obtenue. Elle a été validée de manière théorique et testée sur des données réelles Topex au-dessus de la Meuse et de la Lena. Les premiers résultats sont encourageants et poussent à poursuivre le développement de cette méthode.
    Composition du jury :
    Mme Bénédicte Escudier Présidente Supaero
    Mme Anny Cazenave Directrice de thèse CNES/LEGOS
    Mr Didier Massonnet Rapporteur CNES
    Mr Pierre-Yves Le Traon Rapporteur IFREMER
    Mr Ernesto Rodriguez NASA JPL
    Mr Laurent Phalippou Alcatel Alenia Space
    Mr François Barlier OCEA-CERGA
    Mr Pierre Bauer Meteo France

    Décembre 2006

    Vendredi 22 décembre 2006 à 10h30 en salle Coriolis (OMP)

    Claire POTTIER (LEGOS/CLS)

    Directrice de thèse : Véronique Garçon

    Titre : Combinaison multi-capteurs de données de couleur de l’eau : application en océanographie opérationnelle

    Résumé : Le phytoplancton joue un rôle important dans le cycle du carbone sur Terre, de par l’absorption du dioxyde de carbone au cours de la photosynthèse. Si les campagnes en mer offrent la possibilité d'acquérir des données à haute fréquence et à fine échelle spatio-temporelle, l'observation spatiale procure une description synoptique et sur de longues périodes (mois, années) de la chlorophylle-a, pigment principal du phytoplancton océanique. Chaque mission satellitaire qui mesure la couleur de l’eau est limitée en couverture océanique (trace du satellite, nuage, etc.). Cette couverture spatiale journalière peut augmenter de manière considérable en combinant les jeux de données issues de plusieurs satellites.
    L'objectif de cette thèse a été de concevoir, développer et tester des méthodes de combinaison de données couleur de l'eau haute résolution (quelques kilomètres), provenant des capteurs américains SeaWiFS et MODIS/Aqua, pour des applications en temps réel relevant de l'océanographie opérationnelle. Trois concepts ont été retenus : la moyenne pondérée par l’erreur capteur (qui conserve la netteté des structures mais n’utilise que les données existantes), l’analyse objective (qui améliore la couverture spatiale, mais lisse le champ en contrepartie), et une dernière approche innovante basée sur la transformée en ondelette (qui conserve la netteté des structures et améliore la couverture du champ). L’opérationnalité de ces trois méthodes a été démontrée.
    Une étude a été menée pour montrer l’intérêt d’utiliser des données combinées. Cette application océanographique utilise les données combinées SeaWiFS + MODIS/Aqua de la ceinture circumpolaire pour la période 2002-2006. Elle a consisté à mettre en évidence les modes de variabilité dominants de la dynamique océanographique et biologique dans l’Océan Austral.

    Vendredi 15 décembre 2006 à 14h00 en salle Coriolis (OMP)

    Monique MESSIE (LEGOS)

    Titre : "Contrôle de la dynamique de la biomasse phytoplanctonique dans le Pacifique tropical ouest"

    Directrice de thèse : Marie-Hélène Radenac

    Mots-clé : Interactions physique/biologie, couleur de l’eau, contrôle du phytoplancton, Pacifique tropical, étude de processus, variabilité, données satellite / données in situ / modélisation

    Résumé : Le Pacifique tropical ouest (120°E-160°W, 20°S-20°N) est une région complexe où coexistent deux écosystèmes aux frontières variables, et aux caractéristiques physiques et biologiques très différentes. A l'ouest, les eaux chaudes et peu salées de la warm pool constituent un écosystème oligotrophe, limité en premier lieu par le nitrate. A l'est, les eaux de la cold tongue sont froides et salées ; l'écosystème est plus productif grâce à l'upwelling équatorial, et limité par le fer. Nous utilisons les concentrations en chlorophylle SeaWiFS comme proxy pour la biomasse phytoplanctonique sur la période septembre 1997 à décembre 2004. Une analyse statistique nous permet de dégager les principaux modes spatiaux-temporels où se concentre la variabilité de la chlorophylle. Nous étudions ensuite successivement le cycle saisonnier, un bloom lié à la terminaison de l'événement El Niño de 1997-98 (manifestation de l'activité interannuelle) et l'action des coups de vent d'ouest à l'échelle intrasaisonnière. Cette thèse nous a permis de mettre en évidence et d'explorer une variabilité biologique dans le Pacifique tropical ouest relativement méconnue, contrôlée au premier ordre par la variabilité des vents et des courants. Cette étude met également en lumière l'influence des îles et régions côtières sur la variabilité de la chlorophylle, bien au-delà des systèmes côtiers.

    Février 2006

    Vendredi 17 Février 2006, à 10h00, en salle Coriolis (OMP)

    Julien LAMOUROUX (Pôle d'Océanographie Côtière, LEGOS, Bourse CIFRE LEGOS/NOVELTIS)

    Titre : Erreurs de prévision d'un modèle océanique barotrope du Golfe de Gascogne en réponse aux incertitudes sur les forçages atmosphériques : caractérisation et utilisation dans un schéma d'assimilation de données à ordre réduit.

    Directeur de thèse : Pierre De Mey

    Résumé : Cette thèse a pour objectif (1) de caractériser et d'estimer les erreurs du modèle océanique barotrope MOG2D en réponse aux incertitudes sur les forçages météorologiques à haute fréquence (pression et vent issus des champs ARPEGE), dans le Golfe de Gascogne, et (2) d'utiliser les statistiques d'erreur ainsi estimées pour contraindre la trajectoire du modèle par assimilation de données spatiales et à la mer.
    Dans un premier temps, nous avons mis en place une méthode de simulations d'ensemble afin de caractériser et d'estimer les covariances d'erreur du modèle en réponse aux erreurs des forçages atmosphériques. Les structures covariantes de ces erreurs sont étudiées sous forme d'EOFs d'ensemble multivariés: composantes haute et basse fréquence de l'élévation de surface, vitesses barotropes, auxquelles sont adjointes les variables atmosphériques. Deux principaux régimes d'erreur sont clairement identifiés sur le domaine d'étude : l'un sur la Manche et le nord du domaine, piloté essentiellement par les erreurs de vent, et l'autre sur le Golfe de Gascogne, où les erreurs océaniques sont principalement contrôlées par les incertitudes sur la pression. Les structures d'erreurs mises ainsi en évidence ne sont ni homogènes ni stationnaires, dépendant fortement des conditions atmosphériques et des zones géographiques étudiées. Dans un deuxième temps, les statistiques d'erreur sont utilisées pour évaluer le contrôle de la trajectoire du modèle dans une étude d'assimilation de données utilisant le cadre des expériences jumelles. Nous avons mis en place le code d'assimilation SEQUOIA (De Mey, 2005), que nous avons interfacé avec MOG2D. L'approche utilise un schéma d'analyseà ordre réduit (noyau MANTA); dans ce schéma, la matrice de covariance d'erreur de prévision du modèle Pf est décrite par les EOFs d'ensemble multivariés calculés plus haut. Dans la version de référence, ces EOFs sont fixes, mais la nécessité de les faire évoluer ou non est aussi discutée. Les réglages du schéma, ses performances selon plusieurs indicateurs de qualité et de cohérence interne, la pertinence et la représentativité des EOFs d'erreurs sont estimés dans le cadre des expériences jumelles. Enfin, les capacités du code d'assimilation à contrôler l'erreur du modèle sont examinées dans plusieurs scenarii de réseaux d'observations, combinant observations in situ (données marégraphiques d'élévation de surface, vitesses issues de radars HF côtiers) et altimétriques. Les résultats sont encourageants mais sensibles à de nombreux paramètres. Il apparaît notamment nécessaire de corriger le forçage atmosphérique par assimilation lors de l'étape d'analyse, mettant ainsi en évidence le contrôle majeur de cette source d'erreur sur les résultats du modèle.

    Mots clefs : statistiques d'erreur d'un modèle océanique, forçages atmosphériques, assimilation de données, EOFs, modélisation barotrope, réseaux d'observations, marégraphes, altimétrie, radars HF, océanographie côtière, Golfe de Gascogne, Manche.

    Janvier 2006

    Lundi 30 janvier 2006 à 11h00 en salle Pyrénées (LMTG/OMP)

    Frédéric FRAPPART (LEGOS)

    Titre : Hydrologie spatiale: Développement d'applications pour l'utilisation de la télédétection sur les grands bassins fluviaux.

    Directrice de thèse : Anny Cazenave

    Résumé : Les techniques de télédétection spatiale constituent un apport majeur pour l'étude des variations de masses d'eau dans les grands bassins fluviaux, en permettant un suivi homogène de ces fluctuations dans l'espace et dans le temps. L'objectif de cette thèse est de développer de nouvelles applications hydrologiques au moyen des mesures spatiales acquises par différents types de mission satellitaire: altimétrie radar, imagerie satellitaire, gravimétrie spatiale. L'altimétrie spatiale offre la possibilité d'étudier les niveaux d'eau des grands fleuves, des lacs et des zones d'inondation, garantissant ainsi une surveillance continue et globale des eaux de surface. Elle donne accès à des produits hydrologiques nouveaux comme la pente des fleuves, ou, combinée à l'imagerie spatiale, les variations de volume d'eau dans les grands bassins fluviaux. Des exemples d'utilisation de ces techniques sont présentés dans les bassins amazoniens et du Mékong. Ces paramètres sont de grande importance pour les hydrologues car le premier est utilisé pour estimer des débits et le second apporte des contraintes sur la répartition des masses d'eau entre zones inondées et réseau hydrographique, avec des applications sur le transport des sédiments et les ressources en eau à l'échelle régionale. La mission de gravimétrie spatiale GRACE, lancée en mars 2002, fournit, quant à elle, les variations spatio-temporelles des stocks d'eaux continentales (eau des sols et manteau neigeux) et de paramètres hydrologiques dérivés comme l'évapotranspiration. Une analyse de l'évolution des stocks d'eau et de neige est présentéeà partir des premiers géoïdes mensuels issus de la mission GRACE, aux échelles globale et régionale, ainsi que le calcul du paramètre d'évapotranspiration à l'échelle du bassin versant.

    Vendredi 13 janvier 2006 à 14h00 (Salle Coriolis, OMP)

    Michel ASSENBAUM (LEGOS)

    Titre : Etude de la Circulation Océanique à Moyenne Echelle à partir des Données Lagrangienne sur la Zone des Campagnes POMME.

    Directeur de thèse : Gilles Reverdin

    Résumé : L'expérience POMME (Programme Océan Multidisciplinaire Méso-Echelle) a étudié pendant un an une région de l'Océan Atlantique Nord-Est situé entre les Açores et la Péninsule Ibérique afin de comprendre les processus qui font de cette région l'un des principaux puits de dioxyde de carbone atmosphérique.
    Ce travail décrit la circulation océanique à méso-échelle dans POMME. Des trajectoires de flotteurs lagrangiens de subsurface et de flotteurs ARGO sont utilisées pour identifier des structures tourbillonnaires et déterminer leur évolution. Combinées à d'autres observations par analyse objective multi-données, elles fournissent des champs synoptiques de la circulation horizontale, dans lesquels les transports turbulents sont estimés par diagnostics lagrangiens.
    Une configuration régionale du modèle MICOM a été mise en place pour produire une réanalyse de la circulation dans POMME en assimilant les trajectoires des flotteurs lagrangiens. Des méthodes spécifiques ont été développées pour tenir compte du caractère lagrangien des observations dans des techniques d'assimilation séquentielle et variationnelle.

    Décembre 2005

    Mercredi 14 Décembre 2005 à 10h00 (Salle Coriolis, OMP)

    Guillaume CHARRIA (LEGOS)

    Titre : Influence des ondes de Rossby sur le système biogéochimique de l'Océan Atlantique Nord: Utilisation des données couleur de l'eau et d'un modèle éphysique/biogéochimie.

    Directrice de thèse : Isabelle Dadou, Co-directeur de thèse : Pierre De Mey

    Composition du jury : Andreas Oschlies (Rapporteur), Nicolas Hoepffner (Rapporteur), Serge Chauzy (Examinateur), Xavier Carton (Examinateur), Paolo Cipollini (Invité) et Eric Thouvenot (Invité)

    Résumé : Même si l'océan ne représente que moins de 1% de la biomasse liée aux plantes sur la terre, il est responsable de près de la moitié de la photosynthèse nette de la biosphère. A ce titre, cette biomasse autotrophe dans l'océan est un élément essentiel dans la régulation du climatà travers des processus comme par exemple l'absorption du dioxyde de carbone lors de la photosynthèse. Il faut donc estimer correctement cette biomasse ainsi que les processus qui l'affectent. Cette thématique est au coeur de nombreux programmes internationaux comme le programme IGBP. Les zones enrichies en biomasse marine représentent aussi des lieux de pêche privilégiés. Pour ce type d'étude, les modèles constituent des outils indispensables au même titre que les données in situ et satellites. Les forts couplages existant entre la physique et la biogéochimie à mésoéchelle (tourbillons, fronts..) nécessitent un modèle couplé physique/biogéochimie à haute résolution. A l'heure actuelle, au niveau national, un modèle tridimensionnel, évolutif dans le temps, le modèle MERCATOR, a été mis au point. Il simule une circulation océanique réaliste grâce à des forçages réels. MERCATOR est un projet d'océanographie opérationnelle commun à six organismes (CNES, CNRS/INSU, IFREMER, IRD, Météo-France et SHOM).
    Les ondes de Rossby, processus à mésoéchelle ont été spécifiquement étudiées dans l'océan Atlantique Nord ainsi que leur influence sur la biomasse marine. La signature de ces ondes en anomalies de hauteur de la mer et sur les anomalies de concentrations en chlorophylle de surface ont été analysées à l'aide des données satellites. De plus, la deuxième partie de cette étude est basée sur le couplage d'un modèle simple d'écosystème (de type NPZDDON) avec le modèle MERCATOR de circulation générale dans sa version Nord Atlantique au tiers de degré de résolution spatiale (de 1995à 1999). Les données satellites couleur de l'eau, les données in situ provenant de différentes campagnes (WOCE, AMT) et de mouillages (BATS, EUMELI) ont été utilisées afin de valider les simulations couplées. Les températures, la salinité et les concentrations en chlorophylle sont relativement bien reproduites par le modèle couplé. Seuls quelques biais ont pu être identifiés comme la position du Gulf Stream légèrement trop au Nord et une légère surestimation des concentrations en chlorophylle.
    Nous avons développé un outil permettant de filtrer et de mettre en évidence les propagations des ondes de Rossby dans les anomalies de hauteur de la mer (TOPEX/ERS) et dans la couleur de l'eau (SeaWiFS). Leurs propriétés ont alors été estimées par une analyse détaillée en ondelettes spatiale et temporelle. Des longueurs d'onde comprises entre 500 km et 1000 km ont été observées avec des périodes de 6 à 16 mois entre 10°N et 40°N. De plus, au Sud de 28°N, dans l'Atlantique Nord, des analyses spectralesà partir des concentrations en chlorophylle de surface et des anomalies de hauteur de la mer (analyse en ondelettes, analyse en ondelettes croisées, analyse spectrale croisée et modélisation de processus) ont montré que le processus d'advection méridienne de chlorophylle lié aux vitesses géostrophiques associées à l'onde permettait d'expliquer plus de 70% de la signature chlorophyllienne des ondes de Rossby. Au Nord de 28°N, la moitié du signal s'expliquer par l'advection méridienne de chlorophylle et la moitié par l'advection verticale de nutriments. En effet, ces nutriments sont remontés dans la couche euphotique et vont entraîner un accroissement de la production primaire et donc des concentrations en chlorophylle de surface.
    Enfin, dans une dernière partie de l'étude, nous avons cherché à comprendre quelle pouvait être l'influence des ondes de Rossby sur la production primaire. L'analyse détaillée de huit zones présentant des propagations d'onde de Rossby distinctes a ainsi montré des augmentations relatives locales de la production primaire associées au passage de l'onde comprises entre 60% et 150% de la production primaire estimée.

    Novembre 2005

    Vendredi 25 novembre 2005 à 11h (Salle Coriolis, OMP)

    Alix LOMBARD (LEGOS, équipe GOHS)

    Titre : Les variations actuelles du niveau de la mer: Observations et causes.

    Directrice de thèse : Anny Cazenave, Co-directeur de thèse : Pierre-Yves LeTraon

    Composition du jury : Serge Chauzy (Président), Jean-François Minster (Rapporteur), Jacques Verron (Rapporteur), Katia Laval (Examinatrice).

    Résumé : Alors que depuis un peu plus de 2000 ans, le niveau moyen de la mer a peu varié, ce niveau s'est élevé d'environ 2 mm/an au cours du 20ème siècle. Cette hausse soudaine est attribuée au réchauffement climatique d'origine anthropique enregistré depuis plusieurs décennies. Depuis une douzaine d'années, on mesure de façon globale et précise les variations du niveau de la mer grâce aux satellites altimétriques Topex/Poseidon et Jason-1. Ces observations indiquent une hausse moyenne globale d'environ 3 mm/an depuis 1993, valeur sensiblement plus grande que celle des dernières décennies. Diverses observations disponibles depuis peu nous ont permis de quantifier les contributions des divers facteurs climatiques à la hausse observée du niveau de la mer: expansion thermique de la mer due au réchauffement des océans, fonte des glaciers de montagne et des calottes polaires, apport d'eau des réservoirs continentaux. Le bilan de ces nouvelles observations nous permet d'expliquer en partie la hausse observée du niveau de la mer. En particulier, nous montrons que l'expansion thermique des océans n'explique que 25% de la hausse séculaire du niveau de la mer enregistrée par les marégraphes depuis 50 ans, tandis qu'elle contribue à la hauteur de 50% à la montée du niveau marin au cours de la dernière décennie. Parallèlement, des études récentes estiment que la fonte des glaciers de montagne et des calottes polaires pourraient contribuer pour environ 1 mm/an à l'élévation du niveau de la mer au cours de la dernière décennie. De plus, la forte variabilité régionale des vitesses d'évolution du niveau de la mer révélée par les observations altimétriques de Topex/Poseidon résulte en grande partie de l'expansion thermique. Nous mettons également en lumière l'importante variabilité spatio-temporelle décennale de l'expansion thermique des océans au cours des 50 dernières années, qui semble dominée par les fluctuations naturelles du climat. De plus nous posons pour la première fois la question du lien qui existe entre les fluctuations décennales de l'expansion thermique des océans et la contribution climatique des eaux continentales au niveau de la mer. Enfin, une analyse préliminaire des observations gravimétriques de la mission spatiale GRACE sur les océans nous permet d'évaluer les variations saisonnières du niveau moyen de la mer liées aux variations du bilan de masse d'eau des océans.

    Septembre 2005

    Vendredi 16 septembre 2005 à 11h (Salle Coriolis, OMP)

    Etienne BERTHIER (LEGOS, équipe Cryosphère Satellitaire)

    Titre : Dynamique et bilan de masse des glaciers de montagne (Alpes, Islande, Himalaya). Contribution de l'imagerie satellitaire.

    Directeur de Thèse : Frédérique Rémy - Co-Directeur de thèse : Yves Arnaud

    Composition du Jury : Michel Rabinowicz (Président), Michel Fily (Rapporteur), Jean-Philippe Avouac (Rapporteur), Helgi Björnsson (Examinateur), Christian Vincent (Invité).

    Résumé : Face au déclin récent des glaciers de montagne, un suivi régulier à l'échelle globale est nécessaire mais n'est pas réalisable par des campagnes de terrain. Nous montrons dans cette thèse que l'imagerie satellitaire haute résolution est une solution pour mesurer l'évolution dynamique et volumétrique des glaciers. Les vitesses de surface des glaciers du Mont-Blanc montrent des fluctuations à court terme que nous relions à l'intensité de la fonte et à l'hydrologie sous-glaciaire. Sur le long terme, un ralentissement important (30 à 40%) suggère une réponse dynamique des glaciers aux changements climatiques. Pour les glaciers alpins, les pertes de glace dans les zones basses s'accélèrent lors des dix dernières années alors qu'à haute altitude l'épaisseur glaciaire ne varie presque pas. Dans trois régions éloignées (Alpes, Himalaya et Islande), les bilans de masse sont très négatifs. La contribution de ces glaciers à l'élévation du niveau marin serait donc significative.

    Mots clés : glaciers de montagne, dynamique, bilan de masse, indicateurs climatiques, montée niveau marin, SPOT5, satellite, MNT, corrélation d'images

    Juin 2005

    Vendredi 24 juin 2005, (Salle Coriolis, OMP)

    Erika STERNBERG (LEGOS, équipe de Géochimie Marine)

    Titre : La barytine, quel traceur en paléocéanographie ?

    Directeur de Thèse : Catherine Jeandel

    Résumé : Le réchauffement climatique et l'impact des activités humaines sur le climat sont aujourd'hui au cœur des débats. Mais prédire l'évolution du climat dans le futur en intégrant les activités humaines implique de comprendre son évolution naturelle dans le passé. La reconstruction des variations de la productivité océanique au cours du temps est étudiée dans ce but, avec le développement d'indicateurs (couramment appellés «proxies») qui permettent de quantifier les liens entre la productivité océanique actuelle et le taux de dépôt de ces indicateurs dans les sédiments. Le but ultime étant de dégager des relations empiriques dans l'océan actuel pour les extrapoler ensuite à l'analyse des carottes sédimentaires. La barytine, cristal de baryum de formule BaSO4, fait aujourd'hui partie des traceurs les plus prometteurs de productivité océanique. Cependant, son mécanisme de formation ainsi que les processus affectant sa préservation dans la colonne d'eau et les sédiments restent mal connus à ce jour. Or mieux comprendre ces processus est essentiel si l'on veut pouvoir interpréter correctement son abondance dans les sédiments. Le programme BARMED (BARyum en MEDiterranée), mené en collaboration avec 4 autres laboratoires français et dans lequel s'inscrit mon travail de thèse, a été élaboré dans le but de nous faire progresser sur ces questions, en couplant à la fois une approche expérimentale menée sur des cultures de phytoplancton et une approche de terrain. Cinq sorties en mer ont eu lieu entre Février et Juin 2003 à la station DYFAMED en Méditerranée occidentale avec comme objectif l'étude de la distribution du baryum/barytine dans un maximum de phases, e.g. phase dissoute, particules en suspension, particules piégées, phytoplancton et zooplancton, au cours du temps. Sans contester la capacité de la barytine à tracer la productivité océanique, nos résultats incitent à la prudence. En effet, alors que l'on s'attendait à mesurer des concentrations en baryum (ou barytine) variables selon la saison - et en particulier un maximum correspondant au bloom printannier - dans les particules en suspension, on observe autant de cristaux de barytines au printemps, pendant le bloom de phytoplancton, qu'en juin, lorsque la productivité océanique est très faible, ce qui remet en cause l'utilisation de la barytine (dans les suspensions du moins)à déterminer la production primaire. D'autre part, malgré une relation claire entre la production exportée de carbone dans l'océan (depuis la surface vers les sédiments) et les flux de baryum/barytine, ce lien n'est pas global comme suggéré jusqu'à présent mais semble varier régionalement. Enfin, alors que l'hypothèse privilégiée pour expliquer la formation de la barytine est la précipitation du cristal dans des agrégats de matière organique en décomposition, nos résultats semblent indiquer une implication des acanthaires (organismes zooplanctoniques), hypothèse déjà soulevée par des travaux précdents mais très peu soutenue. Bien que prometteur, le traceur barytine nécessite donc une étude plus approfondie avant de pouvoir correctement renseigner sur la productivité océanique passée et présente.

    Janvier 2005

    Vendredi 28 Janvier 2005, (Salle Coriolis, OMP)

    Martin HURET

    Titre : Techniques d'assimilation des données satellitales de couleur de l'eau pour la détermination de la production primaire pélagique dans un système dynamique côtier.

    Directeur de thèse : V. Garçon, co-encadrant : I. Dadou

    Mercredi 19 janvier 2005, (Salle Coriolis, OMP)

    Séréna ILLIG

    Titre : Variabilité basse fréquence de l'Atlantique tropical : rôle de la dynamique océanique équatoriale et influence d ENSO

    Directeur de thèse: B. Dewitte, co-encadrant : P. De Mey

    Décembre 2004

    Vendredi 10 décembre 2004, 14h00 (salle Coriolis, OMP)

    Thierry Letellier

    Titre : Etude des ondes de marée sur les plateaux continentaux

    Directeur de thèse : Florent Lyard

    Résumé : La connaissance fine des différents processus de la dynamique de l'océan est une nécessité pour de nombreuses applications scientifiques ou industrielles dans le domaine de l'océanographie des mers de plateau et côtières. De par l'importance des élévations de surface et des courants qu'elle génère, la marée est une composante complexe, mais essentielle, de cette dynamique. En outre, la marée interagit avec la circulation thermohaline régionale et côtière par l'intermédiaire de couplages non-linéaires qui interviennent notamment dans la déstratification et le transport des masses d'eau. Après une décennie de progrès décisifs dans le domaine de la marée océanique, les modèles les plus récents ont encore des difficultés à représenter avec précision la dynamique de la marée sur les plateaux et dans les régions côtières. Fort de ce constat, un effort particulier pour l'étude des ondes de marée sur les plateaux continentaux a été entrepris au cours de cette thèse, effort notamment basé sur une modélisation régionale haute résolution du plateau continental européen à partir du modèle Mog2D. Un spectre complet de marée a été déterminé à partir de ce modèles et validé par rapport aux observations de surface (marégraphie, altimétrie) et courantométriques. Une attention toute particulière a été porté à la modélisation des ondes non-linéaires dont l'amplitude, négligeable en haute mer, devient significative sur les plateaux continentaux. Afin d'améliorer la précision des solutions hydrodynamiques, une technique d'assimilation basée sur la méthode des représenteurs et la modélisation d'ensemble a été mis en place afin d'intégrer les informations issues des observations dans les solutions numériques. Dans le cas de l'étude des marées sur les plateaux continentaux, cette assimilation de données s'est révélée efficace pour réduire les incertitudes des solutions numériques. En parallèle de ce travail, une étude spécifique a été réalisée afin d'améliorer la précision des analyses de marée des mesures altimétriques, permettant in fine de réassimiler ces données altimétriques dans les solutions du modèle global CEFMO. Le résultat de ce travail, i.e. la solution FES2004, sera intégrée comme correction de la marée dans la distribution des données du satellite JASON1.

    Mots clés : marée, courants de marée, ondes non-linéaires, modélisation, assimilation, transport de masse, flux d'énergie, plateaux continentaux, altimétrie.

    Novembre 2004

    Mercredi 10 novembre 2004, 10h30 (salle Coriolis, OMP)

    Baptiste Mourre

    Titre : Etude de configuration d'une constellation de satellites altimétriques pour l'observation de la dynamique océanique côtière.

    Résumé : Cette thèse a pour objectif d'estimer l'apport des nouveaux projets altimétriques (altimètre à champ large WSOA, projets de constellations de satellites) pour l'observation des processus océaniques sur les plateaux continentaux. L'approche adoptée est basée sur la modélisation numérique et l'assimilation de données. Dans ce contexte, le problème revient à estimer la capacité des nouveaux scénarios d'observation à contrôler les erreurs des modèles hydrodynamiques dans ces régions. L'étude est réalisée à l'aide du modèle barotrope MOG2D implémenté sur le plateau continental européen. Elle se concentre sur la réponse haute fréquence de l'océan au forçage météorologique (échelles temporelles de quelques heures à quelques jours). Les covariances d'erreur du modèle due aux incertitudes bathymétriques sont par ailleurs plus spécifiquement explorées, au moyen d'une méthode d'ensemble. Cette approche permet de révéler la forte variabilité de ces covariances, non seulement selon les régions, mais aussi localement suivant le régime dynamique du modèle. Dans le cadre d'OSSEs (Observing-Systems Simulation Experiments), des expériences jumelles multiples sont ensuite menées sur la Mer du Nord, s'appuyant sur un filtre de Kalman d'ensemble pour l'assimilation séquentielle des observations. La réduction des variances d'ensemble par l'assimilation fournit le diagnostic utile à l'estimation de la performance des différents scénarios d'observation quant à la correction de l'erreur statistique du modèle. Ces expériences permettent notamment l'évaluation, dans le contexte particulier des processus

     

    NOTA: Ces informations sont susceptibles de changer. Merci de citer les sources et les auteurs.

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