Assimilation séquentielle de données de couleur de l'eau par filtrage de Kalman dans un modèle couplé physique-biogéochimique en milieu côtier

par Clément Fontana

Thèse de doctorat en Sciences de l'environnement marin

Sous la direction de Christian Grenz.

Soutenue en 2009

à l'Université Aix-Marseille II .


  • Résumé

    Cette étude porte sur l’assimilation de données de couleur de l’eau dans modèle couplé physique biogéochimique appliqué à un écosystème côtier (Golfe de Fos – Méditerranée Nord Occidentale). Le manuscrit est organisé en quatre chapitres retraçant la progression scientifique et chronologique suivie. Le premier chapitre décrit l’implémentation technique du filtre de Kalman utilisé pour l’assimilation de données de chlorophylle issues de mesures satellites. Des expériences jumelles sont utilisées pour montrer le potentiel de la méthode et l’amélioration significative obtenue dans la description de l’écosystème. Le chapitre suivant traite des résultats obtenus dans une expérience de données satellites réaliste. Le bénéfice en termes de description de la biogéochimie de surface y est souligné alors que les résultats sont plus mitigés dans la partie la plus profonde de la colonne d’eau. Cette expérience est alors répétée dans le troisième chapitre sur une période annuelle pour laquelle la dynamique saisonnière du système est analysée. Nous présentons alors une méthode pour le calcul des modes propres du système adaptée à une utilisation opérationnelle. Le gain obtenu dans la description de la chlorophylle de surface est substantiel dans les situations d’analyses et de prévisions. Finalement le quatrième chapitre vise à coupler l’assimilation de deux jeux de données différents, chlorophylle satellite et nutriment in situ, afin d’étudier le bénéfice apporté par l’assimilation de données de terrains. En conclusion, le dernier chapitre discute des principaux résultats de la thèse et ses perspectives en vue d’une océanographie opérationnelle

  • Titre traduit

    Ocean color data sequential assimilation using Kalman filtering in a coupled physical-biogeochemical model in coastal waters


  • Résumé

    This study relates to the assimilation of satellite water color data in a coupled physical biogeochemical model, applied to a coastal ecosystem (gulf of Fos - North Western Mediterranean Sea). The manuscript is organized in four chapters representing the scientific and chronological progression followed. The first chapter represents the technical integration of the Kalman filter used for the assimilation of chlorophyll derived satellite data. Twin experiments were used to show the potential of the method and the significant improvement gained in the biogeochemical description of the ecosystem. The following chapter deals with results acquired from the assimilation of a set of in situ independent data. The benefit in terms of a better description of the biogeochemistry in the surface layers is highlighted even if lesser for the deeper part of the water column. This experience is then enlarged in the third chapter over an annual period for which the seasonal dynamics of the system is analysed. We presented there a new method for the calculation of the empirical orthogonal functions applicable to an operational system. The gain obtained in the description of surface chlorophyll is substantial at for both analysis and forecast situation. Finally, the fourth chapter aimed at coupling the assimilation of two sets of data, chlorophyll satellite-derived and in situ nutriment data, to study the benefit acquired from the assimilation process of field data. Conclusively, the finale chapter discusses the stakes of the thesis and its expectations relevant to operational oceanography.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (174 f.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 157-174

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