Academic literature on the topic 'Modélisation océan'

RÉSUMÉ Les études de terrain de la dernière décennie ont complètement bouleversé la conception de l'Inlandsis laurentidien du dernier étage glaciaire. Le glacier continental est composé de trois principaux secteurs interdépendants; Keewatin, Baffin et Labrador. Chaque secteur est constitué de plusieurs dômes, calottes satellites et axes de partage glaciaire dont l'emplacement peut varier dans le temps. Chaque secteur a une dynamique relativement distincte pendant les phases de création et de fonte des masses glaciaires. La modélisation récente établie en fonction surtout du seuil de plasticité à la base du glacier et des limites atteintes au Wisconsinien supérieur, vérifie et précise ce modèle d'inlandsis multidome. Elle confirme également qu'en dehors des phases d'englacement généralisé, de nombreuses crues glaciaires et fluctuations de lobes expriment avant tout la dynamique d'écoulement et de rééquilibration des masses de glace et, de façon très équivoque, les fluctuations climatiques. L'Inlandsis laurentidien est un système ouvert. Il enregistre avec sa dynamique propre (dissymétrie, rétroaction, inertie, rééquilibration) les variations complexes du système climatique global atmosphère-océan-glaciers engendrées par la contrainte énergétique astronomique. Cette dernière peut être calculée et exprimée par la variation de la quantité d'insolation en fonction de la latitude et du temps. Modulée par le système climatique terrestre, elle est la cause première des disparités latitudinales et longitudinales de l'inlandsis dans le temps.

Dans le cadre de la mise en oeuvre du diagnostic permanent (arrêté du 21 juillet 2015 relatif aux systèmes d’assainissement), la communauté d’agglomération Limoges Métropole réalise des études de diagnostic et de faisabilité de l’instrumentation d’une trentaine de points de son réseau de collecte et de transport des eaux usées. Parmi les déversoirs d’orage à l’étude, le by-pass de l’usine de prétraitement des Casseaux est déjà instrumenté par un dispositif de mesure de débit de type hauteur/vitesse. Le canal de by-pass peut être alimenté par une surverse haute située en entrée d’usine, ou par un long déversoir courbe situé à l’aval de l’usine dans un bassin de stockage de 8500 m3 environ. L’analyse des données de mesures actuelles a notamment permis de déterminer les gammes de débits déversés et de constater que le by-pass peut être alimenté par les deux déversoirs de manière indépendante ou simultanée : cette complexité hydraulique rend nécessaire le recours à de la modélisation 3D. En effet, dans ce cas, l’objet d’une telle modélisation est de vérifier si l’écoulement dans la section de mesure existante est suffisamment homogène pour permettre une mesure fiable du débit dans les différentes configurations de fonctionnement possibles et, le cas échéant, d’adapter la méthode de mesure ou d’en proposer une nouvelle. Les premiers résultats de modélisation 3D ont mis en évidence la difficulté de mesure de la vitesse dans le canal de by-pass, compte tenu des perturbations de l’écoulement lorsque le déversoir du bassin est sollicité. Une solution envisagée pourrait être la définition, par modélisation 3D, d’une loi hauteur/débit propre à chaque déversoir afin de s’affranchir des conditions non propices à la mesure de la vitesse dans le canal de by-pass.

Cet article présente une approche combinant la modélisation dite 3D et la mesure dans l’environnement afin de mieux comprendre et identifier les zones de nuisances olfactives d’un site industriel sur son environnement proche en situation urbaine complexe.

Les prochaines modèles climatiques comprendront un modèle de calotte polaire afin de tenir en compte la dynamique de la glace et les interactions glace-océans dans ses projections. D'une part, l'océan Austral (SO) pilote l'accélération des glaciers de l'Antarctique via une augmentation de la fonte basale des ice shelves. D'autre part, l'accélération de la décharge de glace de l'Antarctic Ice Sheet (AIS) contribue à la montée du niveau de la mer et est susceptible de devenir le plus grand contributeur de la cryosphère d'ici la fin du siècle. En outre, l'adoucissement relié, peut avoir des répercussions importantes sur la glace de mer et sur la formation des eaux profondes. Cependant, on ne sait pas encore comment les modèles d'océan et de calotte polaire des futurs systèmes couplés vont représenter les interactions glace-océan, causes et conséquences du déséquilibre de masse de AIS. Ici, dans ce travail, les différents aspects des modèles de océan et calotte polaire ont été étudiés. Une première étape de cette thèse a été concentrée à la représentation des flux d'eau douce glaciaires dans les modèles océaniques actuels. Basé dans estimations glaciologiques, la fonte basal des ice shelves a été répartie dans une grille de ORCA025, et les taux de production d'icebergs ont été appliqués dans une version améliorée du modèle d'iceberg NEMO-ICB. Cette étude préliminaire a été utilisé pour produire une climatologie d'eau de fonte provenant des icebergs, valable pour forcer les modèles de océan actuels. Ce travail montre l'importance de représenter les flux d'eau de fonte des icebergs lors de la modélisation de la glace de mer, qui peut être obtenu en utilisant notre climatologie. Ces améliorations ont été pris en compte dans l'étude de la réponse du modèle de océan a la perte de masse de AIS. Cette étude considère une perturbation réaliste de l'eau douce glaciaire aussi près que possible de sa représentation dans les futurs modèles couplés ice-sheet/océan. Selon nos résultats, jusqu'à 50% des changements récents de volume de la glace de mer pourrait être causée par le bilan masse de l'AIS. Le forçage en eau douce glaciaire semble être cruciale pour représenter correctement les interactions glace-océan et projeter la glace de mer dans les futurs systèmes couplés. Cependant, l'estimation de l'apport d'eau douce glaciaire dans les modèles climatiques futurs sera fortement affecté par la capacité des modèles de calotte polaire de reproduire les migrations de grounding line des glacières de "marine ice sheets". Les modèles de calotte polaire actuels présentent grandes incertitudes liées aux différents réglages. Dans le contexte des futurs modèles climatiques, nous avons étudié la sensibilité des retraites de la grounding line produites par l'océan à l'application de deux lois de frottement différentes et deux différentes approximations du stress glacier. Les modèle réagit de façon presque similaire aux approximations SSA ou SSA *. Par contre, les différences dans la contribution du glacier à l'élévation du niveau de la mer peuvent être jusqu'à 50% en fonction de la loi de frottement considéré. La loi de friction Schoof, la plus physique, est nettement plus réactif aux perturbations océaniques que la loi Weertman, et devrait être pris en compte dans les systèmes couplés futurs. Ce travail souligne que les incertitudes liées aux estimations des modèles de la calotte glaciaire de migrations de grounding line peuvent contribuer non seulement à des incertitudes du futur niveau de la mer, mais aussi de la glace de mer à travers des interactions glace-océan dans les futures models climatiques. Tel conclusion suggère la nécessité d'améliorer la représentation de la fonte basal des ice shelves et le frottement du glacier, afin d'améliorer les projections climatiques des modèles climatiques, dans lequel la distribution spatiale et saisonnière des eau douce glaciaires peut jouer un rôle important en établir la glace de mer
The next generation of climate models will include an ice-sheet model in order to improve the ice sheet mass balance projections by accounting for the ice dynamics and ice-oceans interactions. On the one hand, the Southern Ocean (SO) is indeed driving the acceleration of the Antarctic outlet glaciers via an increase in the basal melting of the ice shelves. On the other hand, the increasing ice discharge from Antarctic Ice Sheet (AIS) contributes to the current sea level rise and is likely to become the largest cryospheric contributor to sea level rise by the end of the current century. In addition, the related freshening may have significant implications on future sea-ice cover and on bottom water formation. However, it is not clear yet how the ocean and ice-sheet components of future coupled systems will account for the ice-ocean interactions, which are both causes and consequences of the AIS mass imbalance. Here in this work, different aspects of the standalone ocean and ice-sheet components have been investigated. A first step of this thesis has been focused in the representation of the glacial freshwater fluxes in current ocean models. Based on recent glaciological estimates, the ice shelf basal melting fluxes have been spatially distributed in an ORCA025 grid, and the calving rates have been applied into an improved version of the NEMO-ICB iceberg model. This preliminary study has been used to produce a monthly iceberg meltwater climatology, to be used to force current ocean models. This work shows the importance of representing the iceberg meltwater fluxes when modeling sea ice, which can be inexpensively achieve by using our climatology. The improvements in the representation of the glacial freshwater fluxes have been considered in the study of the ocean model response to the Antarctic mass imbalance. This study considers a realistic perturbation in the glacial freshwater forcing as close as possible as it will be represented in future ice-sheet/ocean models. According to our results, up to 50% of the recent Antarctic sea ice volume changes might be caused by the observed decadal AIS mass imbalance rate. Glacial freshwater forcing appears to be crucial to correctly represent the ice-ocean interactions and projecting sea ice cover of future coupled systems. However, the estimation of the glacial freshwater input in future climate models will be strongly dependent upon the capacity of ice-sheet models to reproduce the grounding line migrations of marine ice sheet glaciers. Current ice-sheet models present large uncertainties related to different parametrizations. In the context of the future climate models, we have studied the sensitivity of ocean-driven grounding line retreats to the application of two different friction laws and two different englacial stress approximations. The model responses almost indistinctively to either the SSA or the SSA* englacial stress approximations. However, differences in the contribution of the glacier to the sea level rise can be up to 50% depending on the friction law considered. The more physically constrained Schoof friction law is significantly more reactive to the ocean perturbations than Weertman law and should be considered in future coupled systems. This work underlines that uncertainties related to the ice sheet model estimates of grounding line migrations may not only contribute to uncertainties in sea level projections, but also the sea ice cover through the ice-ocean interaction in future ocean models.This conclusion suggests the need for improving the representation of both the ice shelf basal melting and the glacier interaction with the bedrock, in order to improve the climate projections of future climate models, in which the spatial and seasonal distribution of the glacial freshwater fluxes may play an important role in setting the sea ice cover

Ce travail a contribué à l'amélioration des connaissances de la dynamique des stocks de céphalopodes de Manche (Sepia officinalis, Loligo forbesi et Loligo vulgaris) et au développement d'outils d'estimation et de diagnostic pour ces stocks. Premièrement, sont présentés les caractéristiques biologiques de la ressource, la définition des stocks de Manche et la description du contexte de l'exploitation en Manche. La collecte, la description et le traitement des données, nécessaires à l'étude des stocks et issues de la pêche commerciale française et britannique, sont ensuite exposés. La troisième partie est dédiée à l'analyse spatio-temporelle de l'exploitation des céphalopodes en Manche et notamment à l'estimation d'indices d'abondance par modélisation linéaire généralisée afin d'étudier, d'une façon préliminaire, les variations spatio-temporelles d'abondance des espèces. Des modèles dynamiques déterministes d'estimation des stocks à l'échelle de la Manche sont développés dans la quatrième partie, afin de décrire la variabilité temporelle du recrutement et évaluer les mortalités par pêche subies par chaque stock. L'estimation spatialisée des stocks est abordée en cinquième partie. Elle vise à développer un modèle d'évaluation par zone, l'analyse des cohortes spatiale. L'objectif principal est l'étude de la variabilité spatiale de l'abondance, du recrutement en particulier et de la pression de pêche. Des bilans migratoires entre les zones sont estimés pour chaque espèces. La dernière partie est consacrée à la modélisation de l'impact de l'exploitation qui permet d'établir un diagnostic de l'impact de l'exploitation sur les stocks et de quantifier les interactions techniques c'est à dire les conséquences des variations de chaque secteur de la pêcherie sur les autres secteurs et sur la biomasse du stock.

La pêche au thon indonésienne a souffert d'un problème de gestion dû à des statistiques de pêche incomplètes et peu fiabilité, ce qui entraîne un manque de compréhension de la dynamique des populations de thonidés de la région. Le gouvernement de l'Indonésie a lancé un programme de développement de l'infrastructure pour l'océanographie spatiale (INDESO) afin d'aider à la gestion et au suivi des ressources marines du pays. Une application du projet concerne les pêcheries thonières avec l'objectif ambitieux de modéliser en temps réel et avec des prévisions de quelques jours les distributions et abondances de trois espèces de thonidés: thon obèse, albacore et bonite. Le modèle utilisé est SEAPODYM (modèle spatial d'écosystème et de dynamique de population). La présente thèse traite uniquement du thon obèse et a trois objectifs majeurs: la préparation d'un ensemble de données de pêche géoréférencées, la production de conditions initiales pour la configuration du modèle régional INDESO et la simulation de la dynamique régionale des populations. L'ensemble de données sur les captures et les efforts de pêche géoréférencés du thon obèse de l'océan Indien a été standardisé selon cinq procédures: standardisation de la résolution spatiale, conversion et standardisation des unités de capture et d'effort, recalage des captures géo-référencées au niveau des captures nominales, et détection des principaux changements de capturabilité sur de longues séries temporelles de données sur la pêche.. L'ensemble de données de prises géoréférencées standardisées couvre les deux tiers de la capture nominale totale en raison du manque de références géographiques pour plusieurs flottilles de pêche. Le modèle régional a été configuré en trois étapes: paramétrage du modèle à résolution grossière sur une longue période historique, " downscaling " et paramétrage de la configuration globale opérationnelle et " downscaling " vers le modèle régional opérationnel. La première étape a permis de paramétrer le modèle sur le Pacifique puis l'Océan Indien sur une période de trente-neuf ans à une résolution mensuelle de 2°, permettant d'établir les conditions initiales de la population pour la deuxième configuration, à partir de 1998 et à une résolution hebdomadaire 1/4°. Cette deuxième configuration du modèle a nécessité une méthode de " downscaling " pour réviser le paramétrage et obtenir la même solution malgré quelques différences dans le forçage physique. Ce modèle opérationnel global a ensuite fourni des conditions initiales de la population et des conditions aux frontières ouvertes pour les flux de poissons traversant les frontières régionales du modèle INDESO (1/12 ° de résolution quotidienne). L'ensemble des données de pêche standardisées dans l'océan Indien a été utilisé pour inclure la mortalité par pêche et valider l'optimisation réalisée dans l'océan Pacifique. Les résultats des simulations de modèles suggèrent que le thon obèse est distribué en concentration plus élevée dans l'océan Indien Nord (au nord de 20 °S), avec une extension à travers le canal du Mozambique et le long d'un prolongement vers l'est entre 35 ° et 40 ° S. Les configurations du modèle opérationnel (mondial et régional) utilisent la production primaire nette (VGPM) et la profondeur euphotique dérivées des données satellitaires, ainsi que les cartes mensuelles climatologiques de l'oxygène dissous provenant de l'Atlas Mondial des Océans (WOA) comme forçages biogéochimiques. Une simulation régionale utilisant le modèle INDESO biogéochimique PISCES comme forçage alternatif aux produits dérivés des satellites a été testée. Les résultats préliminaires montrent que, une fois la production primaire PISCES ajustée à la valeur moyenne VGPM, les deux produits donnent des résultats similaires, ce qui suggère que des prévisions à plus long terme basées sur le modèle biogéochimique physique couplé peuvent être proposées
The Indonesian tuna fishery has suffered from a management problem due to incomplete and less reliability of tuna data leading to lack of understanding about tuna population dynamics in its region. The government of Indonesia initiated the Infrastructure Development of Space Oceanography (INDESO) programme to support marine resource management and monitoring of the Country. One application concerns the tuna fisheries with a challenging objective of real-time and forecast modeling of three tuna species biomass distributions: bigeye, yellowfin and skipjack. The model used is SEAPODYM (Spatial Ecosystem and Population Dynamics Model). The present thesis is dealing with bigeye tuna only, and had three major objectives: the preparation of a geo-referenced fishing dataset, the production of initial conditions for the regional INDESO model configuration, and the simulation of regional population dynamics. The georeferenced fishing catch and effort dataset of the Indian Ocean bigeye tuna was standardized throughout five procedures: standardization of spatial resolution, conversion and standardization of catch and effort units, raising of geo-referenced catch to nominal catch level, screening and correction of outliers, and detection of major catchability changes over long time series of fishing data. . The standardized geo-referenced catch dataset covers two-third of total nominal catch due to lack of geographic references for several fishing fleets. The regional model was configured along three steps: the parameterization of coarse resolution model over a long historical period, the downscaling and parameterization of operational global configuration, and the downscaling to the operational regional model. The first step provided model parameterization over the Pacific and Indian Ocean for thirty-nine years period at 2° monthly resolution, allowing to establish initial conditions of the population for the second configuration starting in 1998 at resolution 1/4° weekly. This second model configuration required a downscaling method to revise the parameterization and achieve the same solution despite some differences in the physical forcing. This global operational model provided initial conditions of the population and open boundary conditions (OBCs) constraining the fluxes of fish through the regional borders of INDESO model (1/12° daily resolution). The standardized Indian Ocean fishing dataset was used for including fishing mortality and validate the optimization achieved in the Pacific Ocean. Model simulation outputs suggest that bigeye is distributed in higher concentration in the North Indian Ocean (north of 20°S), with an extension through the Mozambique Channel and along an eastward prolongation between 35° and 40°S.. The operational model configurations (global and regional) are using VGPM net primary production and euphotic depth derived from satellite data, and climatological dissolved oxygen monthly maps from the World Ocean Atlas (WOA) as biogeochemical forcings. A regional simulation using the INDESO biogeochemical PISCES model forcing as an alternative to the satellite derived products was tested. The preliminary results show that once the PISCES primary production is scaled to the VGPM mean value, both products provide similar results, suggesting that longer time scale forecast based on the coupled physical biogeochemical model can be proposed

Dans le jargon de l’océanographie physique, un «overflow » est une masse d’eau dense, formée sur un plateau continental ou dans une mer marginale, qui rejoint l’océan ouvert en s’écoulant par-delà de fortes contraintes topographiques telles que d’étroits détroits, des seuils ou des talus continentaux particulièrement pentus. Ces processus d'overflow jouent un rôle important en distribuant les flux de chaleur et de sel dans l'océan, car ils alimentent les courants profonds et la plus grande partie des eaux profondes de l'océan global. Une représentation irréaliste de ces processus dans les modèles peut avoir un impact sur leur aptitude à simuler d'autres aspects majeurs de la circulation océanique globale.Représenter de manière réaliste les overflows est encore un défi en modélisation numérique de l’océan. Cette thèse étudie ce problème en utilisant le modèle de la circulation générale océanique NEMO avec une configuration régionale de l’overflow du détroit du Danemark (Denmark Strait Overflow, DSO) avec des résolutions dites eddy-permitting/resolving (permettant la génération de turbulence de mésoéchelle). Dans ce travail je propose d’abord une définition du DSO pour pouvoir caractériser les masses d'eaux qui lui sont associées et pour mettre en évidence et quantifier les principaux défauts de représentation du DSO rencontrés dans une simulation de référence réalisée avec les paramètres standards couramment utilisés dans les configurations globales de NEMO (configurations Drakkar).Grâce à cette définition, j’ai pu quantifier l'impact d'un grand nombre de paramètres du modèle sur la représentation du DSO avec des résolutions allant de l'eddy-permitting (1/12°) à l'eddy-resolving (1/60°). Cette étude, qui a nécessité un grand nombre de simulations de sensibilité, a été faite avec le système de coordonnée verticale classique utilisé dans NEMO, qui est la coordonnée géopotentielle z.Les améliorations les plus importants ont été trouvées en augmentant la résolution verticale et horizontale de façon cohérente. Mes résultats ont cependant montrés que la plupart des paramètres du modèle ont un impact très faible sur la représentation finale du DSO. En particulier, nous avons trouvé qu'augmenter la résolution verticale sans utiliser une résolution horizontale cohérente détériore la solution. La principale raison est que la paramétrisation EVD, représentant la convection libre forcée par une instabilité statique de la colonne d’eau, propage la veine de fluide en direction de la pente de la grille, et non de la pente de la topographie, ce qui induit une trop forte dilution des propriétés de l’overflow. Une très haute résolution horizontale et verticale (1/60° et 300 niveaux) permet de résoudre la couche d'Ekman de fond et de maintenir l'EVD localisé au fond, limitant ainsi la dilution de la veine d’eau dense.J’ai ensuite étudié la représentation du DSO dans un système de coordonnée hybride combinant une coordonnée suivant-le-terrain (s) avec la coordonnée géopotentielle (z). Les améliorations obtenues dans la représentation du DSO sont remarquables et pour une faible augmentation du coût de calcul. Finalement, nous proposons un système de coordonnée verticale mixte s-z qui consiste en une implémentation locale de la coordonnée s à l’intérieur de la grille du modèle en coordonnée z, limité à la région où le DSO se produit. Cette implémentation locale minimise les effets des erreurs du gradient de pression liés à ce type de coordonnée, fait une connexion lisse avec la coordonnée z, et n'introduit pas de coûts de calcul démesurés. L'amélioration de la représentation du DSO est encore très importante.Ce travail souligne l'importance d’adapter le système de coordonnée verticale aux processus physiques les plus pertinents. Un défi de la modélisation serait d'avoir un système de coordonnée verticale qui est localement adapté aux processus océaniques dominants
Overflows play an important role distributing the heat and salt fluxes in the ocean, feeding deep boundary currents and most of the world ocean deep waters. Therefore, an unrealistic representation of overflows in global models may have impacts over many aspects of the simulated state of the ocean.To achieve a realistic representation of overflows is still a challenge for ocean modelling. This work addresses this problem using the community ocean general circulation model NEMO with a regional configuration of the Denmark Strait Overflow (DSO) at eddying resolutions. This work first proposes a definition of the DSO in order to characterize its associated water masses and to find the main caveats in a control simulation that uses the most standard parameters of the commonly used global configurations of NEMO (e.g. Drakkar configurations).Thanks to this definition we then study the impacts on the DSO of a large number of model parameters through a range of eddy-permitting to eddy-resolving resolutions (e.g. 1/12° and 1/60°) in the classic z-coordinate system used in NEMO. Main findings were found increasing the horizontal and vertical resolution, but most model parameters have no significant impacts. In particular it was found that increasing vertical resolution without using a coherent horizontal resolution degrades the solution. The main reason is the EVD parameterisation that propagates the dense vein of fluid along a grid-slope, instead the topographic slope. Coherent and very high resolution both in the horizontal and in the vertical is needed in order to resolve Ekman bottom boundary layer dynamics and keep the EVD localized to the very bottom.We also study the representation of the DSO with a hybrid terrain-following (s) and geopotential (z) coordinate system and obtained considerable improvements for a relatively small increase in computational cost. Finally, we propose a mixed s-z vertical coordinate that relies on a local implementation of s-coordinates within the z-coordinate model, limited to the area where DSO waters are produced. This local implementation is such that it minimizes the effects of pressure gradient errors linked to this type of coordinate, smoothly connects to the global z-coordinate, and does not add any significant computational cost. The improvement of the DSO is found to be drastic.This work emphasizes the utility of adapting the vertical coordinate system to the main physical problem. A modeling challenge would be to have a vertical coordinate system that is locally adapted to the most critical ocean process

Les observations courantometriques dans la partie centrale de l'ocean atlantique equatorial profond revelent la presence de fluctuations a periodes annuelle et semi-annuelle sur la composante zonale de la vitesse essentiellement. L'analyse des donnees montre que la structure spatio-temporelle du signal basse-frequence est coherente avec la dynamique des ondes equatoriales. Une etude de processus est menee pour comprendre la reponse d'un bassin equatorial au forcage periodique par la tension zonale du vent. L'energie du vent atteint l'ocean profond par l'intermediaire de la propagation verticale d'ondes equatoriales. Une onde de rossby de mode meridien 1, excitee pres de la surface a la frontiere est du bassin, domine la reponse dans la partie ouest du bassin. Elle traverse le bassin d'est en ouest et se reflechit a la frontiere ouest en une onde de kelvin. Dans la partie est du bassin, la reponse est plus complexe car plusieurs ondes d'amplitudes comparables se superposent. La reponse, peu sensible aux parametres du forcage, peut etre consideree comme lineaire dans les couches profondes du modele. Son amplitude depend de la taille du bassin et de la frequence du forcage ; un phenomene de resonance apparait d'ailleurs a periode semi-annuelle. La transmission de l'energie, de la surface vers les couches profondes, se fait dans la partie est du bassin lors de la reflexion d'une onde de kelvin, forcee en surface, en ondes de rossby longues. Les courants moyens, plutot que la stratification, apparaissent comme une gene a la propagation des ondes dans les couches de surface. La presence d'un relief sous-marin ne modifie pas la nature de la reponse. Il est simplement une barriere a la propagation des ondes incidentes. Cette etude de processus permet de comprendre les premiers resultats d'un modele haute-resolution de l'ocean atlantique equatorial.

Un algorithme de calcul du flux air-mer de CO2 en utilisant les données satellitaires (sat) est développé et présenté dans cette thèse. Les paramètres utilisés pour ce calcul sont : la température à la surface de l’océan (SST) et la Chlorophyllea du satellite MODISAqua, la salinité (SSS) estimée par la SST de MODISAqua en utilisant la RLM, la fugacité du CO2 dans l’eau (fCO2eau) estimée par la SST et la Chla de MODISAqua en utilisant les FNNs, le CO2 atmosphérique de la station Cape Grim et la vitesse du vent des deux satellites ASQAT et QSCAT. Les données in situ récoltées sur le RV L’Astrolabe sont utilisées pour créer et valider les modèles. Ces derniers sont testés en utilisant les données sat. Cette étude se focalise sur le secteur australien de l’océan austral. Les résultats montres une amélioration de l’estimation de SSS par sat avec une précision de ±0.16 en utlisant la SST et la latitude, une bonne estimation de la fCO2eau d’une précision de ±9.45 µatm et un calcul du FCO2 avec une erreur de ±3 mmol CO2 m−2 d−1. Les programmes et modèle développé dans cette thèse on permet d’interpoler le FCO2. Dans la période du printemps à l’été austral, cette région devient de plus en plus un puits de CO2 atmosphérique au fil des années
A step by step algorithm for air-sea CO2 flux (FCO2) calculation from satellite (sat) parameters is developed and presented presented in this thesis. Parameters used for this calculation are: sea surface temperature (SST) and chlorophylla (Chla) from MODISAqua satellite, sea surface salinity (SSS) estimated from MODISAqua SST using MLR, seawater CO2 fugacity (fCO2sw) estimated by MODISAqua SST and chla using FNN, atmospheric CO2 fugacity from the Cape Grim station and wind speed from QSCAT and ASCAT satellites. In situ data provided by several projects collected on the RV L'Astrolabe, are used to establish and validate the models. These models are then tested using sat data. This work focus on the Australian sector of the southern ocean. Results show: an improvement of satellite SSS estimation with a precision of ±0.16 using SST and latitude, an estimation of fCO2sw with a good accuracy of ±9.45 µatm and a calculation of FCO2 with a global RMSE of about ±3 mmol CO2 m−2 d−1. Programs and models developed in this study allow us to interpolate FCO2. In the period of austral spring and summer, this region is becoming a stronger sink of atmospheric CO2 throughout the years

Cette thèse se penche sur la propagation d’ondes au sein du système coupléTerre-océan-atmosphère. La compréhension de ces phénomènes a une importance majeure pour l’étude de perturbations sismiques et d’explosions atmosphériques notamment dans le cadre de missions spatiales planétaires. Les formes d’ondes issues du couplage fluide-solide permettent d’obtenir de précieuses informations sur la source du signal ou les propriétés des milieux de propagation. On développe donc deux outils numériques d’ordre élevé pour la propagation d’ondes acoustiques et de gravité. L'u en différences finies et se concentre sur le milieu atmosphérique et la propagation d’ondes linéaires dans un milieu stratifié visqueux et avec du vent. Cette méthode linéaire est validée par des solutions quasi-analytiques reposant sur les équations de dispersion dans une atmosphère stratifiée. Elle est aussi appliquée à deux cas d’études : la propagation d’ondes liée à l’impact d’une météorite à la surface de Mars (mission NASA INSIGHT), et la propagation d’ondes atmosphériques liées au tsunami de Sumatra en 2004. La seconde méthode résout la propagation non-linéaire d’ondes gravito-acoustiques dans une atmosphère couplée, avec topographie, à la propagation d’ondes élastiques dans un solide visco-élastique. Cette méthode repose sur sur le couplage d’une formulation en éléments finis discontinus, pour résoudre les équations de Navier-Stokes la partie fluide, par éléments finis continus pour résoudre les équations de l’élastodynamique dans la partie solide. Elle a été validée grâce à des solutions analytiques ainsi que par des comparaisons avec les résultats de la méthode par différences finies
This thesis deals with the wave propagation problem within the Earth-ocean-atmosphere coupled system. A good understanding of the these phenomena has a major importance for seismic and atmospheric explosion studies, especially for planetary missions. Atmospheric wave-forms generated by explosions or surface oscillations can bring valuable information about the source mechanism or the properties of the various propagation media. We develop two new numerical full-wave high-order modeling tools to model the propagation of acoustic and gravity waves in realistic atmospheres. The first one relies on a high-order staggered finite difference method and focus only on the atmosphere. It enables the simultaneous propagation of linear acoustic and gravity waves in stratified viscous and windy atmosphere. This method is validated against quasi-analytical solutions based on the dispersion equations for a stratified atmosphere. It has also been employed to investigate two cases : the atmospheric propagation generated by a meteor impact on Mars for the INSIGHT NASA mission and for the study of tsunami-induced acoutic and gravity waves following the 2004 Sumatra tsunami. The second numerical method resolves the non-linear acoustic and gravity wave propagation in a realistic atmosphere coupled, with topography, to the elastic wave propagation in a visco-elastic solid. This numerical tool relies on a discontinuous Galerkin method to solve the full Navier-Stokes equations in the fluid domain and a continuous Galerkin method to solve the elastodynamics equations in the solid domain. It is validated against analytical solutions and numerical results provided by the finite-difference method

Cette thèse a pour objet principal d’étude la variabilité climatique millénaire en période glaciaire avec le modèle de climat de l’IPSL et le modèle de végétation dynamique ORCHIDEE. Nous avons dans un premier temps étudié l’impact respectif du climat et du CO2 dans le développement de la végétation glaciaire et montré le rôle majeur du CO2, puis avons analysé la sensibilité de cette végétation à des changements abrupts de circulation thermohaline (AMOC). L’évolution de la végétation est en accord qualitatif avec les données polliniques, avec toutefois un décalage temporel de un à deux siècles avec l’évolution de l’AMOC. A l’échelle globale, ces variations d’AMOC entraînent des changements dans les stocks de carbone de quelques dizaines de Gt. Nous avons par ailleurs abordé la question de l’origine de la variabilité millénaire et testé l’hypothèse d’une influence de l’activité solaire sur le taux d’ablation des calottes et donc sur le flux d’eau douce en Atlantique Nord, susceptible de provoquer des changements abrupts de circulation
We have investigated issues related to the millenial-scale climatic variability of the last glacial period with the climate model IPSL and the dynamic vegetation model ORCHIDEE. We have first studied the respective impacts of climate and CO2 on the glacial vegetation, and shown the major role of the low CO2 levels. We have then analysed the sensitivity of glacial vegetation to abrupt changes in the Atlantic Meridional Oceanic Circulation (AMOC). The vegetation evolution is in qualitative agreement with pollen data but lags oceanic changes by up to 200 years. At global scale, AMOC changes lead to changes in the global terrestrial carbon stocks of a few dozens of Gt. We have also investigated the issue of the origin of abrupt events and tested the hypothesis of a solar influence on the ice ablation rate of the ice sheets and hence on the freshwater flux in the North Atlantic, which could trigger abrupt circulation changes

Les surcotes de tempête sont souvent sous-estimées dans les modèles hydrodynamiques, ainsi que les grandes vagues dans les modèles de vagues. Les causes possibles sont une sous-estimation des vents dans les modèles atmosphériques et/ou une formulation incorrecte de la tension de vent. Les objectifs de cette thèse sont (1) d’estimer les biais par vents forts dans les modèles atmosphériques (2) de développer une nouvelle paramétrisation du coefficient de traı̂née permettant de réduire ce biais (3) d’étudier l’impact des vagues sur la tension de vent. La méthode consiste à étudier la réponse de l’atmosphère et de l’océan à la tension de vent. Dans une première partie, nous utilisons le modèle couplé vagues-atmosphère d’ECMWF. Nous montrons que les vents forts sont sous-estimés, avec un biais de l’ordre de -7 m/s à 30 m/s. Des écarts significatifs existent aussi entre les observations, les bouées et les vents issus de ASCAT-KNMI étant généralement inférieurs à ceux des plateformes et des autres données satellites utilisées dans cette étude (AMSR2, ASCAT-RSS, WindSat, SMOS et JASON-2). La nouvelle paramétrisation développée permet d’obtenir des vents plus forts qu’avec celle d’ECMWF par défaut. Dans une deuxième partie (réponse de l’océan), nous utilisons le modèle global océanique TUGO du LEGOS forcé par le modèle couplé vagues-atmosphère d’ECMWF. Nous montrons qu’une paramétrisation de la tension de vent dépendant des vagues plutôt que du vent est plus appropriée quand l’état de mer est jeune. Elle conduit à des surcotes plus proches des observations (marégraphes et traces altimétriques de JASON-2). L’impact des vagues sur la surcote est significatif, et peut atteindre 20 cm
Storm surges may be underestimated in hydrodynamic models, as well as large wave heights in wave models. This could come from an underestimation of strong winds in atmospheric models and/or an inappropriate wind stress formulation. The objectives of the present work are (1) to estimate how strong are the biases for high winds in atmospheric models (2) to develop a new drag parameterization that could reduce this bias (3) to investigate the impact of the waves on the wind stress. The method consists of studying the response of the atmosphere and the ocean to the wind stress.In a first part, we use the coupled wave-atmosphere model from ECMWF. We show that strong winds may be underestimated, as much as -7 m/s at 30 m/s.Significant differences also exist between observations, with buoys and ASCAT-KNMI generally showing lower wind speeds than the platforms and other remote-sensing data used in this study(AMSR2, ASCAT-RSS, WindSat, SMOS and JASON-2).The newly empirically adjusted Charnock parameterization leads to higher winds compared to the default ECMWF parameterization. In a second part, we use the global ocean model TUGO fromLEGOS forced with ECMWF coupled wave-atmopshere model. We show that a wave-dependent rather than wind-dependent stress formulation is more appropriate, when the sea state is young and the sea rougher. It yields to simulated surges closer to observations (i.e. tide gauges and JASON-2 altimeter tracks). The wave impact on the surges is significant, and may reach 20 cm