Étude de la variabilité spatio-temporelle de la circulation en Méditerranée nord-occidentale : apport de l'altimétrie spatiale

Study of the spatio-temporal variability of the North-Western Mediterranean Sea circulation : Satellite altimetry contribution

• Auteur / Autrice : Alice Carret
• Direction : Florence Birol, Claude Estournel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, Atmosphère et Surfaces Continentales
• Date : Soutenance le 06/12/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (Toulouse ; 1995-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télédétection en sciences de la Terre

Méditerranée (mer ; nord-ouest)

Courants marins

Mots clés libres

Méditerranée nord-occidentale

Altimétrie spatiale

Dynamique méso-échelle

Courant nord

Modèle symphonie

Variabilité

Données in situ

North-Western Mediterranean Sea

Satellite altimetry

Meso-scale dynamics

Northern Current

Symphonie model

Variability

In situ data

Résumé

L'altimétrie spatiale, puissant outil pour étudier la dynamique océanique du large, a permis des avancées spectaculaires dans nos connaissances de l'océan. L'enjeu est maintenant de l'intégrer aux moyens d'observation de l'océan côtier et de démontrer les applications possibles. Pour cela, la Méditerranée Nord-Occidentale a été choisie pour la vaste gamme de processus méso-échelle qui s'y déroulent ainsi que pour les nombreux instruments déployés dans cette région. Le développement de nouvelles technologies (bande Ka, SAR, Synthetic Aperture Radar) et les progrès dans le traitement des données altimétriques sont un gage de précision accrue et permettent d'augmenter la résolution et la couverture spatiales. Dans ce contexte et en utilisant de nombreuses données in situ (radars HF, gliders, ADCP de coque), des intercomparaisons ont été réalisées pour étudier l'observabilité par chaque type d'instrument du Courant Nord et de sa variabilité. Celles-ci ont permis d'analyser la contribution d'un système multi-plateformes dans la surveillance des processus côtiers et ont mis en évidence la complémentarité des instruments dans l'observation des structures. Pour aller plus loin dans l'analyse des différences entre type de données ainsi que des composantes du courant qui peuvent être observées, un modèle numérique régionale haute résolution est utilisé : le modèle Symphonie. Après validation, il a ensuite servi à mener une étude théorique pour quantifier la signature en hauteur de mer de la convection et du Courant Nord et tester si et à quel point ces processus sont observables par altimétrie spatiale. L'origine des différences entre instruments est également analysée : impact des résolutions spatiale et temporelle, orientation des transects de mesure, emplacement, contenu physique. Au delà de faire le lien entre les données et de fournir une interprétation des résultats obtenus, le modèle Symphonie a également permis une étude de la circulation et de sa variabilité saisonnière et interannuelle à l'échelle régionale. Différents facteurs sont proposés et explorés pour mieux comprendre l'origine des variations observées. Dans le contexte du lancement prochain de la mission SWOT en 2021, cette thèse offre des perspectives sur l'utilisation de systèmes d'observation régionaux multi-plateformes, sur l'exploitation des données altimétriques dans le domaine côtier et sur des stratégies de validation à l'échelle régionale des observations spatiales.

Satellite altimetry, which is a powerful tool for studying ocean dynamics offshore, has led to dramatic advances in our knowledge of the ocean. The challenge is now to combine this tool to coastal observing techniques and to investigate the potential applications. In this framework, the North-Western Mediterranean Sea has been chosen for its wide range of mesoscale dynamics and for the avaliablity of numerous instruments deployed in this region. Technological innovations (Ka band, Synthetic Aperture Radar) and advances in data processing have enhanced accuracy and improved spatial resolution and coverage. Using several in situ datasets (HF radars, gliders, hull-mounted ADCP), cross- comparisons were carried out to study the observability of the Northern Current and its variability from each type of instrument. These allowed analysing the contribution of a multi-platform observing system in monitoring coastal processes. They also highlighted the complementarity of each instrument. To optimize the use of altimetry in coastal studies, a HF regional model (Symphonie) is used to quantify what component of the current can or can't be observed and to analyze the origin of the differences that were observed between each type of in situ current observations and altimetry data. After model validation, it was used to quantify the sea surface height signature of the Northern Current and of the convection and to evaluate to what extent these processes are captured by satellite altimetry. The impacts of the spatial and temporal resolutions, transects orientation, the location and the physical content were also investigated. Besides linking the different types of data and helping us to interpret the results obtained, the Symphonie model enabled to study the circulation and its seasonal and interannual variability at the regional scale. Some hypothesis about the origin of the observed spatio- temporal variations were investigated. With the forthcoming launch of the SWOT mission in 2021, this manuscript suggests perspectives about the use of integrated observing systems, altimetry data exploitation in coastal areas and validation strategies at the regional scale.