Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Champs océaniques“

Breakup between Greenland and Canada resulted in oceanic spreading in the Labrador Sea and Baffin Bay. These ocean basins are connected through the Davis Strait, a bathymetric high comprising primarily continental lithosphere, and the focus of the West Greenland Tertiary volcanic province. It has been suggested that a mantle plume facilitated this breakup and generated the associated magmatism. Plume-driven breakup predicts that the earliest, most extensive rifting, magmatism and initial seafloor spreading starts in the same locality, where the postulated plume impinged. Observations from the Labrador Sea–Baffin Bay area do not accord with these predictions. Thus, the plume hypothesis is not confirmed at this locality unless major ad hoc variants are accepted. A model that fits the observations better involves a thick continental lithospheric keel of orogenic origin beneath the Davis Strait that blocked the northward-propagating Labrador Sea rift resulting in locally enhanced magmatism. The Davis Strait lithosphere was thicker and more resilient to rifting because the adjacent Paleoproterozoic Nagssugtoqidian and Torngat orogenic belts contain structures unfavourably orientated with respect to the extensional stress field at the time.RÉSUMÉLa cassure entre le Groenland et le Canada a entraîné une expansion océanique de la mer du Labrador et de la baie de Baffin. Ces bassins océaniques sont reliés par le détroit de Davis, un haut bathymétrique constitué principalement de lithosphère continentale et de la province volcanique tertiaire de l'ouest du Groenland. Il a été suggéré qu'un panache du manteau a facilité cette cassure et généré le magmatisme associé. L’hypothèse d’une cassure produite par panache du manteau prédit que la première distension océanique, la plus importante, le magmatisme et l'expansion océanique initial se produisent là où le panache mantélique touche la croûte continentale. Or les observations dans la région de la mer du Labrador–baie de Baffin ne correspondent pas à ces prédictions. Et donc l'hypothèse du panache ne fonctionne pas dans cette région à moins que des facteurs ad hoc déterminants ne soient présents. Un modèle qui correspond mieux aux observations présuppose la présence d’une épaisse quille lithosphérique continentale d'origine orogénique sous le détroit de Davis qui aurait bloqué l’expansion océanique de la mer du Labrador vers le nord, ce qui aurait provoqué une augmentation du magmatisme localement. La lithosphère du détroit de Davis était plus épaisse et plus résistante à l’expansion océanique parce que les bandes orogéniques paléoprotérozoïques du Nagssugtoqidian et de Torngat renferment des structures défavorablement orientées par rapport au champ de contraintes d’extensions de l'époque.

Bien que la détection de la pollution plastique en mer ait commencé il y a plusieurs décennies dans des gyres océaniques subtropicaux, des régions éloignées des côtes, nous savons maintenant que les débris plastiques sont omniprésents dans tous les bassins océaniques, écosystèmes, habitats et réseaux trophiques, y compris dans nos aliments et le sel de mer. Outre les travaux visant à mieux comprendre la contamination, le champ d'investigation s'est élargi aux problèmes des sources, du devenir et des cheminements dans l'environnement physique et dynamique de l'océan, avec la volonté de vouloir répondre à une question fondamentale persistante : pourquoi le plastique s'accumule-t-il dans certaines régions des océans ? Although the detection of plastic pollution at sea began a few decades ago in the subtropical ocean gyres, regions far from any land, we now know that floating plastic debris is ubiquitous in all ocean basins, ecosystems, habitats, and food webs, including in our food and sea salt. In addition to work to better understand contamination, the scope of investigation has broadened to include issues of sources, fate, and pathways in the physical and dynamic environment of the ocean, with a Focus on answering a fundamental and persistent question: why does plastic accumulate in certain regions of the oceans?

Compte-tenu de l'importance de la production de blé pour l'économie marocaine, les décideurs doivent disposer d'informations précises sur la production de blé tôt dans la saison afin d'anticiper les besoins en importation. Dans cette étude, nous avons analysé (1) les rendements en blé tendre (1983-2008) de la province de Settat (2) les précipitations et les températures mesurées sur la station de Settat ; (3) les indices de végétation NDVI à 10 jours du capteur AVHRR ; (4) plusieurs indices témoignant de la dynamique atmosphérique et les champs spatio-temporels de géopotentiels à 500$\:$hPa et (5) plusieurs indices témoignant de la dynamique des températures de surface des océans (TSO) ainsi que les champs spatio-temporel de TSO. Il a été démontré que les relations entre les précipitations et les températures à plusieurs stades critiques du développement du blé, d'une part, et les rendements en grain, d'autre part, sont également significatives au niveau de la province agricole. L'Oscillation Nord Atlantique au tout début de la saison de croissance en novembre est également liée aux rendements. Un motif spatial de corrélation intéressant a également été mis en évidence entre les champs de TSO dans l'Atlantique Equatorial et Tropical plus tôt dans l'année, et les rendements. Les potentialités de prévisions saisonnières des rendements en grains basée sur le climat à grande échelle sont analysées en comparant deux approches de régression (MLR, MVS). La prévisibilité est étudiée pour des modèles construits de décembre à mars avec des critères statistiques draconiens pour limiter la complexité des modèles. Le meilleur modèle est naturellement obtenu pour une prévision en mars avec un coefficient ajusté r² et une erreur quadratique moyenne de, respectivement, 0,92 et 2,0quintaux/hectare. En outre, l'approche MVS surpasse MLR pour tous les cas étudiés. Notre conclusion est que l'utilisation d'indices et de variables témoignant de la dynamique atmosphérique et océanique à l'échelle régionale peut permettre une prévision plus précoce qu'avec les prédicteurs classiquement utilisés pour le développement de ce type de modèles.

Le 12 janvier 2023, à l’amphithéâtre de la grande galerie de l’Évolution (MNHN), un colloque a réuni une quinzaine de chercheurs, scientifiques et artistes autour d’une thématique qui mobilise de plus en plus l’attention du public et s’inscrit dans le champ particulièrement vivace ces dernières décennies des relations entre arts et écologie. Portant sur le rôle imparti aux arts dans les enjeux océaniques contemporains, cette journée entendait répondre à deux questions principales : la première consistait à questionner la pertinence de maintenir des séparations disciplinaires héritées des Modernes dans un monde soumis à l’effondrement et se demandait si la place de plus en plus importante conférée à l’art dans les débats écologiques n’était pas l’indice que les limites de ce grand partage avaient été atteintes. La seconde question portait sur l’originalité de l’objet océanique pour penser et se saisir de ces mondes abîmés.

Les connexions entre humains et animaux non humains sont devenues ces dernières années un champ de recherche foisonnant et un objet médiatique, dans lesquels la place des prédateurs occupe une position particulière (Rodary, 2019). Parce qu’ils sont menacés et menaçants, les prédateurs cristallisent les politiques de la nature dans ce qu’elles ont de plus exigeantes pour une bonne vie sur Terre. Premières victimes des dynamiques néolithiques et modernes d’expansion de l’écoumène, ils paraissent aujourd’hui retrouver une place légitime dans cette part sauvage du monde que l’écologie appelle de ses vœux (Maris, 2018). Cette part, néanmoins, les politiques peinent à la définir, tiraillées qu’elles sont entre des logiques de distanciation/contigüité et d’engagement/sécurité. Elles le sont d’autant plus que les modalités de coexistence entre prédateurs humains et non humains entretiennent un rapport complexe aux savoirs dans lequel la production de l’ignorance est déterminante. Les espaces océaniques, longtemps envisagés comme dernière part sauvage du monde par leurs caractères à la fois matériels et cognitifs, sont désormais traversés par une logique de front (Fache et al., 2021) incorporant les prédateurs marins dans les rets de ces problématiques d’engagement et de distanciation. Cette traversée vers les milieux marins occasionne néanmoins des transformations, liées aux conditions environnementales et existentielles spécifiques aux océans. Le non-habitabilité de ces espaces pour les humains produit une ignorance et une vulnérabilité particulières pour ceux qui s’y aventurent. La connaissance et l’usage de ces espaces passe alors par des artefacts techniques (lignes de pêche, ondes soniques et visuelles) qui ne réduisent pas fondamentalement l’altérité transpécifique. Dès lors, la « plongée » océanique (en surface ou en profondeur) génère une construction intraspécifique d’entraide (Gilroy, 2018) mais exacerbe la fragilité interspécifique de l’humain face au prédateur. L’article entend dans ce contexte interroger la construction territoriale à l’interface d’un espace de prédation et d’un espace social d’appropriation (Lévy, 1994) appliqué au domaine marin. D’autre part, il interroge l’historicisation de l’animal et la construction de l’individu prédateur comme acteur au-delà d’un déterminant d’espèce. Mais à rebours des discours actuellement dominants sur la connexion transpécifique heureuse et apolitique, il repolitise la rencontre entre humains et espèces marines et explore des voies de retenue de l’expansion anthropique basée sur la reconnaissance de la distance à maintenir entre le prédateur humain et les prédateurs marins.

This article traces the development of acoustic navigation media, or “sonar,” in the first half of the twentieth century, focusing on the relationships forged between underwater sound, electric media, and new techniques of listening. The central argument is that sonar shaped, and was shaped by, the expansion of warfare and capital underwater, and that this expansion came to be conceptualized by nautical organizations as dependent upon the control of underwater sound. Through analysis of key episodes in the conquest of subsea space, the author explores scientific, military, and commercial efforts to sense underwater objects and demonstrates how these efforts helped reconceptualize oceanic water as a component of undersea acoustic media and led to the material reorganization of the ocean’s acoustic field.Cet article retrace le développement de médias acoustiques de navigation ou « sonars » dans la première moitié du vingtième siècle en mettant l’accent sur les rapports créés entre les sons sous-marins, les médias électriques et les nouvelles techniques d’écoute. L’argument central de l’article est qu’il y a eu une influence réciproque entre le sonar et l’expansion sous-marine de la guerre et du capital, et que les organisations nautiques ont commencé à concevoir cette expansion comme nécessitant le contrôle des sons sous-marins. Au moyen d’une analyse d’épisodes clés dans la conquête de l’espace sous-marin, l’auteur explore les efforts scientifiques, militaires et commerciaux pour repérer les objets sous l’eau et démontre comment ces efforts ont aidé à réaliser une nouvelle conception de l’eau océanique comme composante des médias acoustiques sous-marins, menant à une réorganisation matérielle du champ acoustique de l’océan.

On s'intéresse dans ce travail à l'aspect tridimensionnel (3D) de la propagation sonore en milieux océaniques petits fonds dans le cadre des problèmes inverses. Les problèmes inverses en acoustique sous-marine se basent sur la modélisation bidimensionnelle (2D) de la propagation, ignorant ainsi les effets de réfraction horizontale, qualifiés d'effets 3D. Toutefois, la propagation acoustique en environnements petits fonds, tels le plateau continental, peut être affectée par des effets 3D, leur prise en compte nécessitant l'utilisation de modèles pleinement 3D. Une inversion basée sur un modèle 3D devient inabordable pour plus de deux paramètres à la fois en raison de temps CPU particulièrement élevés. L'objectif de ce travail est d'examiner l'importance des effets 3D sur la performance et la fiabilité des procédures d'inversion habituellement utilisées dans les problèmes de l'acoustique sous-marine. Pour cela, on se place dans un guide d'onde océanique à géométrie inclinée. Des expérimentations à échelle réduite sont menées afin d'identifier et d'interpréter les effets 3D. Une procédure d'inversion par champs d'onde adaptés, formulée dans un cadre Bayesien et basée sur la recherche exhaustive dans l'espace des paramètres, est élaborée. L'inversion s'effectue en comparant des données basse fréquence du champ acoustique, recueillies le long d'antennes linéaires verticales ou horizontales, aux répliques générées par des modèles d'équation parabolique 2D et 3D. Les paramètres importants sont identifiés au moyen d'une étude de sensibilité de la fonction de coût. Dans une étape préliminaire, la performance de l'inversion est étudiée, sur données synthétiques bruitées, dans un cas simple permettant l'utilisation de modèles 2D. Une stratégied'inversion en sous-espaces résultant en une réduction importante des temps CPU pour l'inversion, est examinée. L'inversion est ensuite abordée en présence d'un fond incliné. La possibilité et les limites d'une inversion basée sur un modèle 2D sont explorées. Cette approche, mise en œuvre sur données synthétiques, met en évidence la pertinence de l'utilisation de modèles 2D en champ relativement proche. Une inversion basée sur un modèle 3D n'étant alors nécessaire que pour la pente, des temps CPU raisonnables sont ainsi réalisés. En revanche, en champ lointain, nous sommes confrontés à un risque potentiel d'estimation erronée et le recours à une modélisation 3D devient nécessaire.

La mesure des champs électromagnétiques de très basses fréquences en milieu océanique intéresse de nombreuses disciplines scientifiques, de l'océanographie à la géophysique en passant par la détection sous-marine. L'étude du champ électrique, complémentaire de celle du champ magnétique, n'a cependant pas suscité jusqu'à présent un intérêt aussi important que son homologue. Cette thèse propose ainsi une contribution à l'étude des champs électriques très basses fréquences en milieu océanique. Dans un premier temps, afin de montrer l'intérêt de la mesure du champ électrique, nous présentons les phénomènes électromagnétiques très basses fréquences observables en mer. Une revue de l'état de l'art de l'électrométrie en milieu océanique met en évidence les difficultés et les limitations au niveau de l'instrumentation haute-sensibilité. Nous décrivons ensuite la conception et la mise au point d'une maquette expérimentale d'électromètre utilisant un principe physique original. Le système, calibré en laboratoire, affiche une sensibilité de l'ordre du nV/m dans une bande de fréquence descendant jusqu'à 0,01 Hz, ce qui le situe parmi les meilleurs appareils existants. Quelques expériences de mesure sont présentées, visant à la mise en évidence de champs électriques très faibles d'origine physique (électrodynamique) ou électrochimique (corrosion). En marge de l'électrométrie, nous nous intéressons également de façon générale, théorique et expérimentale, aux champs électromagnétiques engendrés par les phénomènes de corrosion. Nous présentons enfin une modélisation tridimensionnelle de notre électromètre par la méthode des éléments finis, validée par comparaison avec une méthode intégrales de frontière. Des développements théoriques se sont avérés nécessaires pour permettre à la méthode de prendre en compte des discontinuités d'interfaces. Ces développements dépassent le cadre de l'application pour aboutir à une méthode générale et une nouvelle classe d'éléments finis interfaciaux.

Cette thèse de doctorat porte sur la reconstruction d'images satellites de la surface de l'océan à partir de mesures éparses et bruitées. Son objectif est l'estimation de la hauteur de la mer (SSH), une variable importante pour approximer les courants de surface. Elle est actuellement mesurée par des altimètres pointant au nadir, laissant de nombreuses zones non observées. Les cartes complètes de SSH sont produites en utilisant des interpolations optimales linéaires présentant une faible résolution effective.D'autre part, la température de surface de la mer (SST) est observée sur des zones plus étendues et est physiquement liée aux courants géostrophiques à travers l'advection.Cette thèse explore les algorithmes d'apprentissage profond pour estimer les champs de SSH. En s'appuyant sur des années de données de simulation et d'observations, les réseaux neuronaux profonds sont capables d'apprendre des relations complexes entre les variables SSH et SST. Nous utilisons ces algorithmes ainsi que les observations de température, pour reconstruire la SSH d'abord dans une perspective de réduction d'échelle sur une simulation physique. Ensuite, nous considèrerons le problème de son interpolation sur des données de simulation et d'observation, en nous concentrant particulièrement sur la manière de transférer l'apprentissage dans des contextes opérationnels. Enfin, nous adaptons notre méthode pour produire des estimations en temps réel et des prévisions
This Ph.D. thesis focuses on reconstructing satellite images of the ocean surface from sparse and noisy measurements. Our objective is the Sea Surface Height (SSH), an important variable to estimate surface currents. It is retrieved through nadir-pointing altimeters, leaving important observation gaps due to their remote sensing technology. Complete SSH maps are produced using linear Optimal Interpolations with low effective resolution.On the other hand, Sea Surface Temperature (SST) products have much higher data coverage, and SST is physically linked to geostrophic currents through advection.This thesis explores deep learning algorithms to estimate SSH fields. Relying on years of data from simulation and observations, deep neural networks are able to learn complex relationships between SSH and SST variables. Using these algorithms and SST observations, we first enhance SSH mapping from a downscaling perspective on a physical simulation. Then, we tackle the SSH interpolation problem on simulation and observation data, with a particular focus on how to transfer the learning in operational settings. Finally, we adapt our method to produce near real-time and forecast estimations

Certains aspects de la structure thermique et petrologique de la lithosphere ont ete etudies a partir du geoide aux moyennes longueurs d'onde. Si les fortes anomalies de vitesses sismiques presentes dans le manteau superieur dependent largement de l'age de la croute en surface, j'ai montre que le geoide (qui est proportionnel au moment des anomalies de densite avec la profondeur), lui, variait tres peu des cratons aux oceans. Cela implique que la lithosphere cratonique est formee jusqu'a sa base de roches appauvries de densite en moyenne 1% plus basse que le manteau. La stabilite d'une telle structure a ete testee sur un code numerique de convection thermique et chimique dans le manteau. D'autre part, un modele de refroidissement de la lithosphere oceanique a ete construit, ou la convection secondaire apporte des les ages jeunes de la chaleur a la base de la lithosphere. Il permet d'ajuster au mieux la subsidence des fonds oceaniques, le flux de chaleur, le geoide aux moyennes longueurs d'onde, et les parametres thermiques. Le refroidissement du manteau predit est alors pour 40% du a des instabilites secondaires. Afin de reperer ces traces d'instabilites convectives (par panaches ou rouleaux) aux ages jeunes, des cartes globales et precises de la hauteur du geoide ont ete effectuees a partir des donnees seasat, geosat et ers-1 (36 jours) avec une nouvelle technique permettant de filtrer les erreurs d'orbite. Sur ces cartes de longs accidents tectoniques ont alors ete reperes, qui soulignent la sismicite intraplaque

Un des problèmes actuels en océanographie physique est d’identifier les sources d’énergie à l’origine du mélange abyssal lié à la circulation thermohaline. Une importante source est l’énergie inertielle générée par le vent. Toutefois, les mécanismes conduisant cette énergie de la surface au mélange profond restent mal compris. Nous étudions ici la propagation tridimensionnelle d’ondes inertielles au sein d’un champ turbulent mésoéchelle à l’aide d’un modèle aux équations primitives. Après une revue des travaux antérieurs sur le sujet, nous décrivons différentes méthodes capables d’extraire le signal inertiel. La propagation 3D des ondes inertielles est alors décrite et rationalisée. En particulier, deux maxima spectaculaires des vitesses verticales sont trouvés vers 100 m et 1700 m de profondeur. Le maximum en profondeur résulte du découplage — induit par la vorticité mésoéchelle - entre les modes verticaux bas et élevés des vitesses inertielles. Enfin, un nouveau mécanisme, de type résonance, associé au maximum en profondeur, générant de petites échelles horizontales et une fréquence double de la fréquence inertielle est décrit. Ces caractéristiques suggèrent que les fortes vitesses verticales en profondeur pourraient participer au mélange abyssal
A current problem in physical oceanography is to identify the sources of energy at the origin of the abyssal mixing associated with thermohaline circulation. An important source s the inertial waves generated by wind. However, the mechanisms driving this energy from the surface to the deep mixing are poorly understood. We study here the tridimensional propagation of inertial waves in a fully turbulent mesoscale eddy field with a primitive equations numerical model. After presenting a review of works to date, we describe various methods for extracting the inertial signal. The 3-D propagation of inertial waves is then described and rationalized. In particular, twa dramatic maxima of the vertical velocity have been found around 100 m and 1700 m. The deep maximum s explained by the decoupling — induced by mesoscale eddies — between high and low vertical modes of inertial velocities. Finally, a new resonance mechanism, associated with the deep maximum, generating small horizontal scales and a frequency twice the inertial frequency, is described. These characteristics suggest that the strong deep vertical velocities could participate to abyssal mixing

La mesure des champs électromagnétiques de très basses fréquences en milieu océanique intéresse de nombreuses disciplines scientifiques, de l'océanographie a la géophysique en passant par la détection sous-marine. L’étude du champ électrique, complémentaire de celle du champ magnétique, n'a cependant pas suscite jusqu'a présent un intérêt aussi important que son homologue. Cette thèse propose une contribution à l'étude des champs électriques très basses fréquences en milieu océanique. Dans un premier temps, afin de montrer l'intérêt de la mesure du champ électrique, nous présentons les phénomènes électromagnétiques très basses fréquences observables en mer. Une revue de l'état de l'art de l'électrométrie en milieu océanique met en évidence les difficultés et les limitations au niveau de l'instrumentation haute sensibilité. Nous décrivons ensuite la conception et la mise au point d'une maquette expérimentale d'électromètre utilisant un principe physique original. Le système, calibre en laboratoire, affiche une sensibilité de l'ordre du nV/m dans une bande de fréquence descendant jusqu'a 0,01 Hz, ce qui le situe parmi les meilleurs appareils existants. Quelques expériences de mesure sont présentées, visant a la mise en évidence de champs électriques très faibles d'origine physique (électrodynamique) ou électrochimique (corrosion). En marge de l'électrométrie, nous nous intéressons également de façon générale, théorique et expérimentale, aux champs électromagnétiques engendrés par les phénomènes de corrosion. Nous présentons enfin une modélisation tridimensionnelle de notre électromètre par la méthode des éléments finis, validée par comparaison avec une méthode intégrales de frontière. Des développements théoriques se sont avérés nécessaires pour permettre à la méthode de prendre en compte des discontinuités d'interfaces. Ces développements dépassent le cadre de l'application pour aboutir à une méthode générale et une nouvelle classe d'éléments finis interfaciaux

Le but de cette thèse est de montrer quels peuvent être les apports à l'étude de la dynamique océanique des données de télédétection spatiale dans l'infrarouge proche (1000 nm) et moyen 10000 nm). On présente tout d'abord le rayonnement observé (réflexion, émission). On examine les influences de l'état de la mer et de la présence de l'atmosphère entre l'océan et le capteur ou le soleil sur ce rayonnement. Le chapitre 3 aborde les relations entre les distributions spatiales et superficielles de température et de courant. Le courant peut être estimé à l'aide d'un couple de thermographies, soit par suivi de structures particulières, soit par résolution de l'équation de conservation de la chaleur. Des exemples sont donnés pour le courant Ligure, les tourbillons anticycloniques issus du Gulf Stream et les eaux au large de la côte est des Etats-Unis. Enfin, les densités de variance de température calculées en fonction de l'échelle à partir des thermographies, sont comparées aux spectres d'énergie cinétique résultants de théories de turbulence bidimensionnelle. Le chapitre 4 traite des images d'énergie réfléchie par la surface de la mer à partir desquelles sont dérivés l'état d'agitation de la mer et le champ de vitesse du vent. Grâce à un modèle de distribution statistique des pentes des facettes de vague, on examine le signal parvenant au radiomètre en fonction de l'état de surface et des géométries d'éclairement et d'observation, en s'attachant aux cas des satellites SPOT et Landsat. Par ailleurs, on montre que le champ du module de la vitesse du vent à la surface de la mer peut être calculé, à partir des images AVHRR à 1000 nm et qu'il se compare favorablement au champ obtenu d'après une carte d'isobares de surface. Le chapitre 5 est une application des résultats des chapitres précédents, à la connaissance de la dynamique de la couche superficielle de la mer Ligure. La circulation générale dans ce bassin et ses causes présumées y sont discutées. Les variations, les instabilités *du courant et les dissymétries saisonnières nord-sud de la répartition spatiale de ces instabilités et de leur amplitude sont mises en relief. La conclusion est consacrée à la synthèse des apports de la télédétection à la connaissance du milieu marin mis en évidence par les travaux présentés, synthèse particulièrement illustrée par l'exemple de la mer Ligure.

Cette thèse présente une étude générale sur l'utilisation et l'interprétation de mesures à distance de la surface océaniques dans le domaine micro-onde dans le but de caractériser les effets de la rugosité de surface sur l’émissivité. Une revue synthétique des théories électromagnétiques de diffusion/émission par/de la surface marine est proposée. Les liens théoriques entre les mesures à distance actives et passives sont rappelés et discutés. Basé sur l'analyse des modèles électromagnétiques et de différents jeux de données actives et passives, un modèle semi-empirique de la variation d'émissivité en fonction de la rugosité de la surface a été développé. Celui-ci caractérise de manière empirique les changements d’émissivité en fonction du coefficient de réflexion de Fresnel et de deux paramètres statistiques de la surface. Sur la base de cette paramétrisation, une méthodologie est proposée pour quantifier les impacts de la rugosité de la surface océanique sur la température de brillance observée dans les nouvelles données du satellite SMOS
This dissertation presents a general investigation on the use and interpretation of remote sensing measurements of the sea surface at microwave frequencies and specifically aims at better characterizing sea surface roughness effects on emissivity. A review of the state of the art of the scattering and emission theories of the sea surface at microwave frequencies is first proposed. Theorical links between active and passive remote sensing measurements are recalled and discused. Based on electromagnetic models and several active/passive data set analysis, a consistent semi-empirical model of the mutl-incidence angle emissivity change associated with the surface roughness variation is developed. The latter characterizes emissivity changes in terms of Fresnel Reflection coefficient and two rough sea surface statistical parameters. Based on this parameterization, a methodology is proposed to quantify the impacts of ocean surface roughness on the brightness temperature observed in the new mutli-angular data from SMOS

Une estimation précise de la circulation de surface est cruciale en raison de son impact direct sur les propriétés physiques et bio-géochimiques du du milieu marin. Cependant, l’estimation des courants reste un défi car le champ de circulation est affecté par des flux qui changent rapidement. Ce problème s’accentue en Méditerranée orientale, où les observations in-situ sont relativement rares et où les imprécisions des observations altimétriques augmentent. Par conséquent, certaines des caractéristiques de méso-échelle sont encore débattues ou inconnues, en particulier dans le bassin levantin. L’objectif de la thèse est de caractériser ces structures méso-échelles hautement évolutives dans la mer Méditerranée. Dans la première partie de la thèse, nous présentons une méthode d’assimilation variationnelle qui fusionne l’altimétrie satellitaire avec les observations des bouées pour améliorer la représentation de la circulation de surface le long et autour des trajectoires des bouées assimilées. Nous évaluons l’efficacité de la méthode en comparant les vitesses résultant de l’assimilation avec des observations in-situ indépendantes et des images couleur de l’océan. Nous utilisons ensuite les vitesses corrigées pour caractériser les événements locaux et à court terme qui se produisent dans le bassin du Levant. Cependant, en raison des lacunes spatio-temporelles importantes dans la couverture des bouées, l’assimilation ne permet pas une investigation continue de toutes les structures mésoéchelles et de leurs variabilités à long terme dans le bassin. Dans la deuxième partie de la thèse, nous présentons des techniques de “machine learning” qui seront utilisées pour construire un catalogue des différents régimes de circulation dans le bassin levantin, permettant ainsi la caractérisation à long terme de ces structures. Nous essayons également d’expliquer les raisons possibles derrière les évaluations contradictoires précédentes de certaines structures, comme par exemple, le “Mid-Mediterranean Jet”. Les résultats obtenus dans cette thèse améliorent la connaissance des caractéristiques,des comportements et des tendances des principales structures méso-échelle. Les applications de la thèse pourraient tirer profit d’autres observations in-situ et de futures missions altimétriques comme SWOT, promettant ainsi de pallier certaines des lacunes actuelles de l’altimétrie
An accurate estimation of the surface circulation is crucial because of its direct impact on physical and bio-geochemical water properties. However, currents estimation remains challenging because the stream field is affected by quickly changing flows. This problem increases in the Eastern Mediterranean Sea, where in-situ observations are relatively scarce and the inaccuracies of altimetric observations increase. Therefore, some of the mesoscale features are still debated or unknown, especially in the Levantine Basin. The thesis goal is to characterize these highly-evolving mesoscale features. In the first part of the thesis, we present a variational assimilation method that merges altimetry with drifters to improve the surface circulation representation along and around the assimilated drifters’ trajectories. We assess the method’s efficiency by comparing the velocities resulting from assimilation with independent in-situ observations and ocean color images. We use the corrected velocities to characterize short-term and local events occurring in the Levantine Basin. However, because of the significant spatio-temporal gaps in drifters’ coverage, the assimilation does not allow a continuous investigation of all the mesoscale patterns and their long-term variabilities in the basin. In the second part of the thesis, we use machine learning techniques to build a catalog of the several circulation regimes in the Levantine Basin, providing a long-term characterization of these features. We also try to explain the possible reasons behind previous contradictory assessments about some features, such as the Mid-Mediterranean Jet. The obtained results in the thesis improve the knowledge of the main mesoscale features’ characteristics, behaviors, and tendencies. The thesis applications could take advantage of other in-situ observations and of future altimetric missions like SWOT, promising to mitigate some of the actual altimetric shortcomings