Dissertations / Theses: 'Modélisation océan'

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Merino, Nacho. "Interactions calotte polaire/océan : vers la mise en place d'une modélisation couplée." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAU051/document.

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Abstract:

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

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Royer, Juliette. "Modélisation des stocks de céphalopodes de Manche." Caen, 2002. http://www.theses.fr/2002CAEN2048.

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Abstract:

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.

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Pasquer, Bénédicte. "Modélisation de la pompe biologique de carbone dans l'Océan Austral." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2005. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210937.

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Wibawa, Teja Arief. "Modélisation globale et régionale de la dynamique de population du thon obèse de l'océan Indien avec le modèle SEAPODYM." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30149/document.

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Abstract:

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

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Colombo, Pedro. "Modelling dense water flows through sills in large scale realistic ocean models : demonstrating the potential of a hybrid geopotential/terrain-following vertical coordinate." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAU017/document.

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Abstract:

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

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Thierry, Virginie. "Observation et modélisation de la variabilité saisonnière dans l'Océan Atlantique Equatorial profond." Brest, 2000. http://www.theses.fr/2000BRES2006.

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Abstract:

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.

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Benallal, Mohamed. "Analyse d'images satellitaires et développement d'outils informatiques pour modéliser le transfert de CO₂ à l'interface air-mer dans les régions subantarctique et antarctique (secteur Australien)." Thesis, Perpignan, 2016. http://www.theses.fr/2016PERP0024/document.

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Abstract:

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

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Brissaud, Quentin. "Modélisation numérique des ondes atmosphériques issues des couplages solide/océan/atmosphère et applications." Thesis, Toulouse, ISAE, 2017. http://www.theses.fr/2017ESAE0016/document.

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Abstract:

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

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Woillez, Marie-Noëlle. "Modélisation des variations rapides du système atmosphère océan végétation cryopshère en climats glaciaires." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2012. http://www.theses.fr/2012VERS0039.

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Abstract:

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

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Pineau-Guillou, Lucia. "Interaction Océan-Atmosphère : amélioration de la tension de vent en modélisation physique côtière." Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0064/document.

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Abstract:

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

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Castelle, Bruno. "Modélisation de l'hydrodynamique sédimentaire au-dessus des barres sableuses soumises à l'action de la houle : application à la côte aquitaine." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12859.

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Abstract:

Cette thèse présente la première étude complète de la dynamique des vagues, des courants moyens induits et des barres sableuses sur les plages d'Aquitaine. La démarche suivie repose sur la modélisation des processus physiques, en interaction avec l'imagerie satellite et aérienne, les observations sur le terrain, ainsi que le traitement et l'analyse in-situ. Du 12 au 19 Octobre 2001 sur la plage aquitaine du Truc Vert, la campagne de mesures PNEC 2001 a permis de collecter des données hydrodynamiques et sédimentaires pendant des conditions de houle énergétiques. A partir de l'analyse de ces données, le module hydrodynamique du modèle morphodynamique développé au cours de cette thèse a été validé, et la dynamique des courants moyens au-dessus de la plage du Truc Vert a été décrite. A partir de simulations au-dessus des systèmes barre/baïne et de systèmes de barres en croissant de la côte aquitaine, on montre que la modulation tidale des processus est intense. La formation des courants sagitaux est favorisée par les houles longues et frontales tandis qu'un courant de dérive oscillant est induit par les houles d'incidence oblique. Le couplage morphodynamique complet avec prise en compte de la marée montre que le mécanisme d'auto-organisation est à l'origine de la formaion des systèmes barre/baïne dans la zone intertidale et des systèmes de barres en croissant dans la zone subtidale. Les caractéristiques morphologiques des systèmes formés sont en accord avec les observations sur le terrain. Le développement de ces barres est également étudié, ainsi que sa sensibilité au forçage au large. L'étude aboutit à un nouveau modèle conceptuel de la morphologie desbarres sableuses observées sur la côte aquitaine
This thesis presents the first complete study of wave dynamics, wave-induced currents, and morphodynamics of nearshore sandy bars on the aquitanian coast beaches. This study is based on a physical modeling approach, associated with satellite imagery as well as treatment and analysis of field data. From the 12th to the 19th of october 2001 at Truc Vert beach, hydrodynamic and sedimentary data were collected during PNEC 2001 field measurements for energetic swell conditions. From the analysis of these data, the hydrodynamic module of the morphodynamic model developed during this thesis has been validated, and the dynamics of waves and wave-induced currents has been described. Simulations over aquitanian coast ridge and runnel systems and nearshore crescentic bar system show an intense tidal modulation of physical processes. Rip currents are induced by shore normal incidence long swells and an oscillating longshore current is induced by oblic incidence swells. The morphodynamic coupling including tidal cycles shows that self-organization mechanisms are responsible for the formation fo ridge and runnel systems in the intertidal domain and crescentic bar systems in the nearshore zone. The morphological characteristics of simulated systems are in agreement with observations. The development of these bars is also studied, as well as its sensitivity to wave forcing. The study leads to a new conceptual model of sandy bars morphology on the aquitanian coast

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Louvel, Véronique. "Les marges conjuguées de l'Atlantique Nord : structure et modélisation de l'ouverture océanique." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1995. http://www.theses.fr/1995STR13017.

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Abstract:

Cette thèse a pour objet l'étude de quatre marges continentales passives non-volcaniques de l'océan atlantique nord. L’intérêt de ce travail est d'établir la structure crustale de marges conjuguées deux à deux. Ceci permet de reconstituer la structure du rift continental au moment de la formation de la première croute océanique. La structure crustale profonde de ces marges est déterminée a l'aide de diverses données géophysiques telles que les données de sismique réflexion profonde, gravimétriques et magnétiques. Le premier chapitre consiste en une présentation générale du sujet, des régions étudiées, des données et de leurs méthodes de traitement. Les chapitres suivants sont consacres à l'étude particulière des marges, a savoir la marge de l'éperon de Goban, la marge de la Galice et les marges nord-est et sud-est du bonnet flamand. Enfin, le dernier chapitre permet de proposer une synthèse en comparant les marges conjuguées. Les marges de l'éperon de Goban et du nord-est du bonnet flamand présentent une bonne symétrie et le rift entier semble avoir été forme par étirement pur. Par contre, les marges de la Galice et du sud-est du bonnet flamand ne sont pas symétriques et les profils de sismique réflexion indiquent la présence de réflexions au sein de la croute relativement continue. Celles-ci sont interprétées comme la trace d'une faille de détachement intracrustale le long de laquelle du cisaillement simple a du avoir lieu dans la partie supérieure de la croute continentale au moment de la formation de ces marges

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Fleutelot, Corinne. "Propagation de segments de dorsales océaniques et modélisation pétro-géochimique de l'évolution des réservoirs magmatiques (dorsales juan de fuca, cocos-nazca et bassin nord fidjien)." Brest, 1997. http://www.theses.fr/1997BRES2022.

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Abstract:

Ce travail tente de comprendre l'origine de la propagation des rides oceaniques. Deux questions sont debattues : 1) l'alimentation astenospherique est-elle focalisee sous les propagateurs ? 2) existe-t-il un transport de magma le long de l'axe des propagateurs ? la campagne de dragages profeti, echantillonnant le propagateur ns du bassin nord fidjien (bnf) suggere que l'alimentation au centre du propagateur s'effectuerait le long d'une longue colonne de fusion (20 - 40 km), alors que les magmas de la pointe nord proviendrait de la fusion d'un manteau de profondeur inferieure, pour des taux plus eleves. Il est difficile de preciser s'il existe un etalement superficiel du magma produit le long de la colonne de fusion depuis le centre jusqu'a l'extremite du propagateur, mais le manteau echantillonne est de composition plus variable au centre qu'a l'extremite nord. L'evolution geochimique des magmas est compatible avec un mode de fonctionnement des reservoirs en systeme ouvert avec des realimentations periodiques de magmas de plus en plus differencies a l'approche de la pointe du propagateur. Ce processus pourrait etre explique par la migration de magmas en cours de differenciation dans un reseau collecteur connectant un reservoir magmatique a un autre. En outre, nous proposons un systeme se fermant au niveau de la pointe : il produit des fe-ti-basaltes et il implique que les pseudofailles constitueraient des frontieres a l'extension des reservoirs magmatiques. La fosse blanco (juan de fuca) montre le passage d'un regime de propagation a un regime d'accretion le long d'une zone de fracture. Les caracteristiques de l'evolution geochimique des laves semblent incompatibles avec des realimentations periodiques. D'autre part, l'etude de la pointe ouest du grand propagateur des galapagos (hess deep), suggere une signature geochimique de la croute distincte de celle dans laquelle il se propage (epr). De plus, les magmas de l'extremite occidentale necessitent de forts taux de fusion.

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Fortilus, Jeanne Marie Rose. "Modélisation bioéconomique des pêcheries thonières : mise en place d'aires marines protégées en haute mer de l'Océan indien." Nantes, 2012. http://www.theses.fr/2012NANT4023.

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Abstract:

In this current work, to introduce, the biological and economic stakes in the fishery management have been outlined, then the marines protected areas (MPAs) issues notably in high seas has been presented. In its second part, the network structure of the bioeconomic system, from tuna stocks to markets, has been illustrated. It shows how to homogenize catch data extracted from Sardara database and markets data from Fishstat database taking into account the network structure drawn. A detailed analysis of data already homogenized is hence suggested. In the last part, a bioeconomic model of the global chain is implemented. This model is based on the network equilibrium concept. The network considered is described as large scale because it includes about 1000 biological and economic links. The algorithms used to compute the network equilibrium are provided in appendix and the iterative process are made for several years. Indeed, this work is designed to develop and analyze di#erent scenarios including the implementation of MPAs. Results of scenarios tested are then presented before concluding
En introduction de la thèse, j'expose tout d'abord les enjeux biologiques et économiques de la gestion des pêcheries, puis la problématique des aires marines protégées (AMPs), notamment en haute mer. Dans une seconde partie, la description de la structure en réseau du système bioéconomique a été réalisée: des stocks jusqu'aux di#érents marchés. Je présente ensuite comment la prise en compte de cette structure m'a permis d'homogénéiser les données de captures issues de la base de données Sardara et celles de commerce issues de la base de données Fishstat. Je propose alors une analyse succincte des données homogénéisées. Dans la dernière partie de la thèse, je développe un modèle bioéconomique de l'ensemble de la filière. Ce modèle est basé sur la notion d'équilibre de réseau lequel est reconnu comme de grande taille puis qu'il implique environ 1000 liens biologiques ou économiques. Les algorithmes que j'utilise pour le calcul de l'équilibre du réseau tout en itérant le principe sur plusieurs années sont fournis en annexe. Enfin, je montre que ce travail est capable de développer et d'analyser différents scénarii, de la mise en place d'AMPs au large, entre autres, dont les résultats sont analysés avant de conclure

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Conil, Sébastien. "Modélisation de l'influence océanique sur la variablilité atmosphérique dans la région Atlantique Nord Europe." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066068.

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Krug, Jean. "Intéractions calottes polaires/océan : modélisation des processus de vêlage au front des glaciers émissaires." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU033/document.

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Abstract:

La contribution des calottes polaires à l'augmentation du niveau marin est un sujet de préoccupation majeure. Dans le cadre du réchauffement climatique, la dynamique de leurs glaciers émissaires évolue et ceux-ci accélèrent leur décharge de glace vers l'océan. En tant qu'exutoires des calottes polaires et régulateurs de leur perte de masse, la prise en compte de leur fonctionnement dans les prévisions d'augmentation du niveau marin est capitale. Cependant, les processus qui régissent leur dynamique sont mal contraints et il convient alors de réduire les incertitudes qui y sont liées. Les rétroactions entre la dynamique du front et la dynamique du glacier en sont un exemple représentatif. Dans ce cadre, cette thèse se concentre sur la modélisation de la dynamique du front de vêlage, et vise à proposer une nouvelle approche physique des mécanismes aboutissant au vêlage d'iceberg. Le travail réalisé ici couple la mécanique de l'endommagement et la mécanique de la rupture. Il intègre ainsi la dégradation progressive des propriétés rhéologiques de la glace aboutissant à la formation d'un champ de crevasses et modélise ensuite la propagation des fractures caractéristiques de l'évènement de vêlage. Ce modèle nouvellement créé est contraint sur une géométrie 2D en ligne d'écoulement du glacier Helheim, au Groenland, dont on parvient à reproduire un comportement cohérent de la partie terminale. Les tests de sensibilité menés sur chacun des paramètres introduits dans le modèle contraignent l'importance de chacun d'eux. On évalue ensuite l'impact sur la dynamique du front de deux forçages naturels couramment observés dans les fjords groenlandais : la fonte de la partie immergée du front et l'impact mécanique d'un mélange de glace (mélange de glace de mer et d'icebergs). Les résultats suggèrent que si la fonte affecte légèrement la dynamique du front, le mélange de glace provoque une réponse saisonnière d'une amplitude similaire aux variations observées dans la réalité. En frottant contre les parois du fjord, il empêche le vêlage et favorise l'avancée du glacier. On montre également que la fonte ne modifie pas le bilan de masse du glacier, mais que l'effet du mélange de glace est plus marqué. Enfin, nos résultats suggèrent que lorsque le glacier présente une extension flottante, un forçage élevé peut modifier l'équilibre du glacier et affecter plus considérablement son bilan de masse pluriannuel
Polar ice-sheets discharge and subsequent sea level rise is a major concern. Warming climate affects the behaviour of tidewater outlets glaciers and increases their ice discharge. As they drain the ice flow toward the ocean, it is pivotal to incorporate their dynamics when modelling the ice-sheet response to global warming. However, tidewater glacier dynamics is still complicated to understand, as they are believed to involve many feedbacks. The one between calving margin dynamics and glacier general dynamics is fundamental. This PhD thesis focuses on modelling the calving front of outlet glaciers, in order to enhance the representation of physical processes occurring at their margin. To do so, we build up a new framework for calving based on damage mechanics and fracture mechanics. This allows us to represent the slow degradation of the ice rheological properties from a virgin state to the appearance of a crevasse field, as well as the rapid fracture propagation associated with calving events. Our model is then constrained within a 2D flow-line representation of Helheim Glacier, Greenland. We find some parameters sets for which the glacier behaviour is coherent with its past evolution. Sensitivity tests are carried out and they reveal the significance of each model parameter. This new calving law is then employed to study the impact of submarine frontal melting and ice mélange (heterogeneous mixture of sea-ice and icebergs) on glacier dynamics. These two forcings are usually suspected to be responsible for the seasonal variations of the calving margin. Our results show that both forcings impact the front dynamics. The melting, however, only slightly changes the front position, when the ice mélange can force the glacier front to displace up to a few kilometers. Additionally, if the melting at the front is not sufficient to affect the inter-annual mass balance, this is not obvious when forced by ice mélange. At last, our model highlights a feature which is specific to floating glaciers: for the strongest forcings, the glacier equilibrium may be modified, as well as its pluri-annual mass balance.STAR

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Zakarya, Elmostafa. "La houle et son impact sur le littoral atlantique marocain : approche par modélisation." Paris 4, 1994. http://www.theses.fr/1994PA040042.

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Abstract:

Ce travail concerne essentiellement la houle, et a un degré moindre, les autres facteurs agissant sur l'évolution du littoral atlantique marocain. L'étude de la houle commence par les prévisions, le dépouillement statistique des données, la mise au point de modèles numériques pour la description et la prédétermination des évènements extrêmes (programme houle3) cela pour aboutir à la modélisation de la dynamique de la houle en eau peu profonde (programmes houle1 et houle2). L'analyse de la dynamique sédimentaire nous a permis de quantifier le transit littoral à environ 250. 000m3 an dans la baie de Safi et à 400. 000m3 an dans la baie d’Agadir
This work deals essentially with waves and, on a less important level, with factors which influence the evolution of Moroccan Atlantic littoral. The study of waves begins with forecasting, the analysis of statistic data, and then the elaboration of numerical (computer) models in order to describe and foresee extreme incidents (program houle3). The aim is to work out a model of the waves dynamics in waters of a shallow level (programs houle1 & houle2). The analysis of the sedimentary dynamics enables us to evaluate the littoral transit to about 250. 000m3 per year in Safi bay and to 400. 000m3 per year in Agadir bay

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Maraldi, Claire. "Modélisation de la dynamique barotrope de l'océan Indien Austral : application à l'altimétrie." Toulouse 3, 2008. http://www.theses.fr/2008TOU30168.

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Abstract:

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 {\it 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
Seismic soundings, ice shelf elevation measurements and barotropic tide modelling, has been applied to estimate the bathymetry beneath the Amery Ice Shelf more accurately. The barotropic models have been validated by comparison with in situ and altimetric elevation measurements and current meter data. The comparison of our solutions with global models reveals the important role of regional modelling in coastal areas and beneath the floating ice shelves. The hydrodynamic model outputs have then been analysed. Further analysis of our regional tidal simulation has allowed us to examine and understand the tidal dynamics in the study region. We have then computed the energy budget to assess the model consistency and distinguish high dissipation sub-regions. In addition, using ECMWF atmospheric forced modelling, we could study barotropic circulation in the Southern Indian Ocean, characterize its modes of variability and quantify the impact of various forcing terms brought into play. Finally, the joint analysis of current velocities from the two simulations, baroclinic geostrophic and Ekman currents, has allowed us to estimate lateral mixing over the Kerguelen Plateau. Predominantly due to tidal velocities, this mixing explained the horizontal extension limits of the annual phytoplanktonic bloom observed over the northern plateau. Models of high frequency dynamics have also been applied to study altimetric signals. Firstly, they have been used as indicators to define regions of internal tide generation. By analysing altimetric measurements in these regions, we have characterized the sea surface signature of those waves, and estimated the energy dissipated through this process. The regional barotropic solutions have then served to correct altimetric measurements from aliased high frequency processes. The impact of these corrections has been quantified in coastal regions and beneath the Amery Ice Shelf. The corrected altimetric measurements have allowed us to study the local oceanic dynamics around the Kerguelen Islands. Over the Amery Ice Shelf, it has allowed us to observe a thinning of the floating shelf over its central part during the ENVISAT period

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Pietri, Alice. "Variabilité méso et subméso-échelle de l’upwelling du Pérou à partir d’observations glider et de modélisation haute résolution." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066154.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectif l’étude de la dynamique de méso et de subméso-échelle de l’upwelling du Pérou. Le système de courant de Humboldt, qui caractérise l’océan au large du Pérou et du Chili, fait partie des quatre grands Systèmes d’Upwelling de Bord Est (EBUS). Ces régions sont caractérisées par d’importants gradients horizontaux de température et de densité entre la côte et le large et par la présence d’une activité biologique considérable. Ce travail est basé sur l’analyse d’observations "glider" le long d’une section répétée dans une cellule d’upwelling au large de Pisco (14◦S). L’étude de ces données in situ a permis d’apporter une description fine de la structure verticale thermohaline et des courants côtiers encore mal connus de cet EBUS. Les données recueillies ont permis de calculer le courant le long de la côte et d’en documenter la structure verticale et la variabilité. Le courant de surface et le sous-courant ont ainsi pu être décrit avec une grande précision. De plus, un courant profond dirigé vers l’équateur, encore jamais mis en évidence à cette latitude, a été observé pendant le mois d’avril 2010. La dynamique de ce courant a été analysée à l’aide de deux modèles numériques. Il a ainsi été montré qu’il pouvait être associé à la propagation vers le pôle d’une onde piégée à la côte d’origine équatoriale. La reproduction de ce signal observé par un modèle linéaire académique a permis d’établir qu’il s’agissait d’un troisième mode barocline d’onde piégée à la côte. Les données hydrologiques recueillies ont aussi permis de mettre en lumière la présence de structures de subméso-échelle subsuperficielles à proximité du front d’upwelling. Différents processus susceptibles d’affecter la répartition des propriétés thermohalines ont été étudiés pour expliquer leur présence dans la zone d’étude. Des diagnostiques dynamiques ont permis de montrer que la frontogenèse, l’instabilité symétrique entraînée par le vent et l’étirement des gradients de grande échelle par la turbulence de méso-échelle sont autant de candidats pouvant expliquer la variabilité observée à submeso-échelle dans cette région. L’action conjointe de ces trois processus est vraisemblablement responsable de la création des intrusions thermohalines observées. Ce travail a permis de mettre en évidence la variabilité du front d’upwelling à plusieurs échelles spatiales et temporelles, l’importance de la dynamique de meso et de subméso-échelle dans ce système et de souligner sa complexité. Plusieurs processus ayant une importance primordiale ont pu être décrits de manière à améliorer notre compréhension du fonctionnement de l’upwelling du Pérou-Chili
The aim of this PhD thesis is to study meso and submesoscale variability in the Peru upwelling system, one of the four major Eastern Boundary Upwelling Systems (EBUS). These regions are characterized by horizontal temperature and density gradients between the coastal area and the open sea and by an enhanced biological activity. This work is based on "glider" observations along a repeat section in an upwelling cell offshore Pisco (14◦S). This in situ data gave the opportunity to describe the hydrological and alongshore velocity vertical structure in this EBUS. The acquired data allowed to estimate alongshore velocities and to study their vertical structure and variability. The surface current and the undercurrent have thus been described in detail. In addition, a deep equatorward intermittent cur- rent was evidenced in April 2010. Its dynamic and origin were studied with two eddy-resolving high-resolution models. It has been shown that this current is probably associated with a coastally trapped wave propagating from the equatorial region to the pole. This signal was also reproduced with a simple linear model and related to a third baroclinic mode of coastal-trapped wave. Hydrological data was also used to highlight the presence of submesoscale features in subsurface near the upwelling front. Different processes able to act on the distribution of thermohaline properties were studied to estimate their impact on the region. Dynamical diagnostics have shown that frontgenesis, wind driven symmetric instability and mesoscale stirring are taking place in the upwelling frontal region and could explain the observed submesoscale variability. Joint action of these three processes is likely responsible for the formation of the observed thermohaline intrusions. Variability of the upwelling front at several spatial and temporal scales was studied and the importance of meso and submeso scale dynamics highlighted in this complex system. Crucial processes have been described in order to improve the comprehension of the Peru-Chile upwelling system

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Lemarié, Florian. "Algorithmes de Schwarz et couplage océan-atmosphère." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00343501.

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Abstract:

De nombreuses applications en océanographie et en météorologie côtière et opérationnelle nécessitent la mise en place de modèles locaux haute-résolution pour lesquels les interactions océan-atmosphère doivent être correctement représentées. Dans ce cas, la principale difficulté est de raccorder de manière consistante la solution des deux modèles à l'interface air-mer. Le travail présenté ici vise à adapter les méthodes de décomposition de domaine de type algorithmes de Schwarz pour résoudre ce problème d'une manière mathématiquement satisfaisante. Une difficulté importante provient notamment du caractère fondamentalement turbulent des couches limites près de l'interface air-mer. Pour aborder cet aspect, nous présentons dans un premier temps une synthèse des divers schémas de paramétrisation utiles. Puis nous étudions une formulation idéalisée du problème, sous la forme d'un couplage simplifié de deux équations de diffusion modélisant le mélange turbulent dans les couches limites, les coefficients de diffusion turbulente étant fournis par des paramétrisations usuelles. Afin d'assurer une convergence rapide de la méthode, nous recherchons des conditions de transmission optimisées. Nous déterminons celles-ci de manière analytique dans le cas de coefficients de diffusion constants et discontinus à l'interface, puis nous étendons ces résultats dans le cas de coefficients variables à l'aide d'une approche nouvelle. Dans une dernière partie, nous montrons comment les méthodes usuelles de couplage océan-atmosphère peuvent être décrites dans le formalisme des méthodes de Schwarz. Puis nous proposons une première application réaliste (formation et propagation d'un cyclone tropical) et présentons des résultats numériques préliminaires, obtenus avec une méthode non optimisée.

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Abecassis, Mélanie. "Modélisation des interactions entre l'espadon, la tortue caouanne et les palangriers dans l'océan Pacifique Nord." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1782/.

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Abstract:

En 2011, le statut de la tortue caouanne est passé de " menacé d'extinction " à " en danger d'extinction " dans l'océan Pacifique. De nombreuses mesures de mitigation ont été mises en place pour réduire le nombre d'interactions entre les tortues et les pêcheries qui ciblent l'espadon. Le but de ce projet est de parvenir, à partir de données de marquage électronique, à une meilleure description des habitats occupés par les espadons et les tortues caouannes dans le Pacifique Nord, puis d'utiliser ces résultats au sein de modèles numériques pour tenter de prédire leurs distributions respectives et étudier de potentielles stratégies d'évitement des tortues par les pêcheries. L'analyse des données de marquages d'espadon fournit une meilleure compréhension des facteurs qui contrôlent leur comportement vertical et a conduit au développement d'un modèle permettant de prédire la profondeur moyenne diurne des espadons. Cette information pourrait être utilisée par les palangriers pour cibler l'espadon de jour, en profondeur, plutôt que de nuit dans la couche de surface occupée par les tortues. Des données de marques satellites déployées sur des tortues caouannes ont permis d'étudier leurs mouvements de manière détaillée, en conjonction avec des variables environnementales extraites le long des trajectoires. Enfin, l'adaptation du modèle SEAPODYM à l'espadon dans le Pacifique permet d'étudier les distributions d'espadons juvéniles et adultes et les périodes de coïncidence entre les espadons adultes et les tortues. De meilleures données de pêche permettraient d'étudier les zones de coïncidence de manière plus détaillée à des fins de gestion
In 2011, loggerheads were relisted as endangered in the Pacific Ocean. Numerous mitigation measures have been taken in the past decade to reduce the number of sea turtle interactions with the fisheries that target swordfish. The goal of this project is to yield a better description of swordfish and loggerheads habitats in the Pacific from electronic tagging data, and then to use these results to calibrate numerical models aimed at predicting the spatial distributions of both species to evaluate potential by-catch reduction strategies. The analysis of pop-up archival satellite tags deployed on swordfish allowed for a better understanding of the factors controlling their vertical behavior and led to the development of a generalized additive model (GAM) to predict swordfish mean daytime depth. That information could help longline fishermen to target swordfish during the daytime at depth, rather than at night in the surface layer where loggerheads reside. Data from satellite tag deployed on loggerhead turtles allowed to study their movements in details in conjunction with environmental variables along their tracks. Finally, the SEAPODYM model was adapted to swordfish in the Pacific to study the distributions of young and adult swordfish overlap periods between swordfish and loggerheads. A better fishing dataset would allow to study the regions of overlap in a detailed enough manner for management purposes

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Crochelet, Estelle. "Modélisation de la connectivité larvaire et implications en terme de gestion de l'environnement." Thesis, La Réunion, 2015. http://www.theses.fr/2015LARE0003/document.

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Abstract:

Intégrer les connaissances sur la connectivité écologique dans la gestion des écosystèmes marins est essentiel, surtout dans un contexte d'appauvrissement des ressources marines et de dégradation des habitats côtiers à l'échelle mondiale. Des outils environnementaux, tels que les Aires Marines Protégées ont été mises en œuvre pour protéger la biodiversité, restaurer les écosystèmes endommagés, soutenir les pêcheries et reconstituer les stocks surexploités. Leur efficacité dépend en partie du maintien de la connectivité entre les populations marines, assurée à travers divers processus écologiques dont la dispersion larvaire. Dans le cadre de ce travail de thèse, un modèle biophysique intégrant des données de courants, issues de mesures d'altimétrie par satellite, a été utilisé pour évaluer la connectivité entre les récifs de l'océan Indien d'une part, et à travers le réseau d'AMP de Méditerranée d'autre part. Différentes méthodes d'analyse ont été utilisées, telles que la théorie des graphes et le clustering. Dans l'océan Indien occidental, l'analyse des connectivités marines montre que le nombre de connexions entre les récifs augmente avec la durée de vie larvaire des poissons. Elle met également en évidence une faible connectivité à l'échelle de la région, mais une forte inter-connectivité au sein de plusieurs sous-régions (Canal du Mozambique, Mascareignes). En Méditerranée, la connectance est globalement faible à l'échelle régionale, bien que plus importante dans le bassin occidental que le bassin oriental. L'analyse des connectivités marines montre également un taux de connectivité élevé à l'échelle d'un même pays. Selon le cas d'étude, une liste de récifs ou de sites prioritaires dans la mise en œuvre des AMP a été proposée. Enfin, les implications de ces résultats en termes de politiques transfrontalières et de coopération régionale sont discutées
Integrating ecological connectivity into marine ecosystem management and planning is important, especially in a global context of severe fish stocks depletion and growing habitat degradation. Environmental tools such as Marine Protected Areas have been proposed to protect biodiversity, restore damaged ecosystems, sustain fisheries, and rebuild overexploited stocks. The effectiveness of marine protected areas depends in part on the maintenance of connectivity between marine populations, linked by ecological processes such as larval dispersal. In this thesis, we applied a biophysical model driven by ocean currents derived from satellite altimetry to evaluate connectivity between Western Indian Ocean reefs and across the current MPA system in the Mediterranean Sea. We applied different methods of analysis such as graph-theoretic and clustering. In the Western Indian Ocean, marine connectivity analyses show that the number of connections between reefs increases with fish pelagic larval duration. It also highlights a low connectivity across the region and a high interconnectivity within several regions (Mozambique Channel, Mascarene archipelago). In the Mediterranean Sea, connectance is globally low at the regional scale. This connectance is more important in Western than Eastern Mediterranean. Moreover, the marine connectivity analyses revealed high domestic connectivity rates. Depending on the study area, priority reefs or sites for MPA implementation are proposed. Finally, implications for transboundary marine policies and regional cooperation are discussed

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Pierrat, Benjamin. "Macroécologie des échinides de l'océan Austral : Distribution, Biogéographie et Modélisation." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00717643.

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Abstract:

Quels sont les grands patrons de distribution des espèces et quels sont les facteurs qui les contrôlent? Ces questions sont au cœur des problématiques macroécologiques et prennent un intérêt tout particulier au regard du réchauffement climatique global actuel. L'objectif principal de ce travail de thèse était de déterminer les patrons de distribution actuels des espèces d'oursins antarctiques et subantarctiques à l'échelle de l'océan Austral et de mettre en évidence les facteurs qui contrôlent ces distributions. La modélisation des niches écologiques d'une vingtaine d'espèces d'oursins a permis de mettre en évidence deux grands patrons de distribution : (1) un premier représenté par les espèces dont la distribution n'est pas limitée au sud du Front Polaire et s'étend des côtes antarctiques aux zones subantarctiques et tempérées froides et (2) un deuxième constitué d'espèces restreintes à la zone antarctique. Au sein de ces deux patrons, cinq sous-patrons ont également pu être défini sur la base de différences de distribution latitudinale et bathymétrique entre groupes d'espèces. Cette approche biogéographique par modélisation de niche écologique a été complétée par l'analyse de similarité de l'ensemble des faunes d'oursins, de bivalves et de gastéropodes, au niveau spécifique et générique, entre biorégions de l'océan Austral. Cette analyse démontre qu'il existe chez les oursins et les bivalves des connexions fauniques entre l'Amérique du Sud et les zones subantarctiques ainsi qu'une séparation entre l'Est et l'Ouest antarctique. Au contraire, les faunes de gastéropodes subantarctiques montrent des affinités plutôt antarctiques que sud-américaines, l'Antarctique ne formant qu'une unique province pour ce clade. Ces différences entre clades sont interprétées comme étant le résultat d'histoires évolutive et biogéographique distinctes entre oursins et bivalves d'une part et gastéropodes d'autre part. L'hypothèse d'une réponse évolutive différente des clades aux changements environnementaux survenus au cours du Cénozoïque est avancée. Enfin, l'existence de connexions fauniques trans-antarctiques est mise en évidence dans l'étude des trois clades ; celles-ci sont interprétées comme le résultat de la dislocation de la calotte ouest-antarctique et l'ouverture de bras de mer trans-antarctiques au cours du Pléistocène. Parmi les paramètres environnementaux utilisés dans la modélisation des niches écologiques, les résultats montrent que trois paramètres jouent un rôle majeur dans la distribution des oursins : la profondeur, la couverture de glace et la température des eaux de surface. Toutefois, l'importance relative de ces paramètres diffère selon les espèces d'oursins étudiées. L'étude du genre Sterechinus souligne tout particulièrement ces différences. En effet, l'espèce S. neumayeri est plus sensible aux conditions environnementales qui prédominent près des côtes antarctiques (température des eaux de surface et couverture de glace), alors que S. antarcticus semble être beaucoup moins contraint par ces mêmes paramètres. La distribution potentielle de S. antarcticus est d'ailleurs beaucoup plus étendue en latitude. Cependant, S. antarcticus n'est pas présent sur l'ensemble de son aire de distribution potentielle, ceci pouvant être expliqué alternativement par le résultat (1) de facteurs océanographiques (rôle de barrière biogéographique joué par le Front Polaire), (2) d'interactions biotiques (phénomènes de compétition inter-spécifique) et (3) du contexte temporel (colonisation toujours en cours).

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Cadule, Patricia. "Modélisation des interactions entre le système climatique et le cycle du carbone." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066142.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l’évolution des échanges de carbone entre l’atmosphère, la biosphère terrestre et l’océan depuis la période pré-industrielle. Nous avons pour cela développé le modèle climat-carbone IPSLCM4-LOOP qui repose sur le couplage entre le Modèle de Circulation Générale Océan-Atmopshère de l’IPSL et les modèles de cycle du carbone, ORCHIDEE pour la biosphère terrestre et PISCES pour la biogéochimie marine. IPSL-CM4-LOOP a permis d’étudier la sensibilité des échanges de carbone entre l’atmosphère, la biosphère terrestre et l’océan, à différents forçages radiatifs et différentes vitesses de perturbation du système. Les études menées au cours de cette thèse ont permis mieux comprendre les interactions entre le système climatique perturbé par l’homme et le cycle du carbone. Nous avons montré que le cycle du carbone répond de façon non uniforme dans le temps et dans l’espace à la perturbation climatique, indiquant que les scénarios futurs de mitigation doivent impérativement prendre en compte les rétroactions complexes entre le système climatique et les cycles biogéochimiques.

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Khodri-Chouchou, Myriam. "Modélisation couplée Océan-Atmosphère-Glace de mer de la réponse climatique aux changements d'insolation du dernier interglaciaire." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066420.

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Paci, Alexandre. "Processus et variabilité méso-échelle de l'océan superficiel dans l'Atlantique nord-est dans le cadre du programme POMME." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00321794.

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Abstract:

Cette thèse combine données et modélisation numérique pour étudier l'océan superficiel et la moyenne échelle océanique dans le cadre de leurs interactions avec l'atmosphère. Elle repose sur le jeu de données exceptionnel collecté au cours du programme POMME (Atlantique nord-est, 2000–2001), et dont sont issus en particulier des flux de surface très réalistes. Le modèle numérique est une version régionale et à haute résolution du modèle aux équations primitives OPA.
Les processus impliqués dans l'évolution de la température et de la salinité dans la couche de mélange, ainsi que dans le détraînement d'eau entre la couche de mélange et la pycnocline, sont examinés. Un des résultats importants est que le détraînement n'a pas lieu le long d'une hypothétique discontinuité de profondeur de couche de mélange hivernale, mais dans des structures de submésoéchelle. Sa valeur est estimée à un peu moins de 1 Sv en moyenne sur la zone. Afin de prolonger la durée de la simulation, une méthode originale d'assimilation de courant a été implémentée dans le modèle. Elle donne d'excellents résultats et ouvre des perspectives prometteuses pour l'océanographie opérationnelle.

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Le, Hénaff Matthieu. "Evaluation objective de réseaux d'observation en domaine côtier par la modélisation d'ensemble." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00336519.

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Abstract:

L'océan côtier est le siège de nombreux processus physiques d'échelles variées ; les attentes du public y sont nombreuses. Il convient d'améliorer notre connaissance de cette zone complexe, par la modélisation et la collecte de données. Les modèles numériques sont utiles à la conception de réseaux d'observation, car ils constituent une représentation de la réalité riche en informations sur la zone. Les méthodes d'ensemble permettent de représenter les statistiques d'erreurs du modèle, qu'un réseau performant sera capable de détecter ou de contraindre.
Dans un premier temps, nous assimilons à l'aide d'un filtre de Kalman d'ensemble des données simulant les mesures d'un altimètre à fauchée dans un modèle barotrope en Mer du Nord. La mesure de la pente de surface de la mer permet de mieux représenter les courants et étend le domaine d'influence des observations. Le roulis du satellite induit une corrélation dans les erreurs d'observation le long de la trace, qui s'il est pris en compte dans le schéma d'assimilation ne remet pas en cause l'apport de l'instrument.
Dans un second temps, nous développons une technique d'analyse de performances de réseaux d'observation, qui permet de définir un critère quantitatif de discrimination de divers réseaux ainsi qu'une analyse qualitative permettant de comprendre l'impact du réseau considéré sur toutes les dimensions du modèle. A l'aide d'un modèle 3D du Golfe de Gascogne, cette technique nous permet de démontrer 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 de données marégraphiques.

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Roquet, Fabien. "La circulation océanique autour du plateau de Kerguelen : de l'observation à la modélisation." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431483.

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Abstract:

La grande extension méridienne et la faible profondeur du plateau de Kerguelen en font un obstacle majeur à l'écoulement zonal du Courant Circumpolaire Antarctique (CCA) dans le secteur indien de l'océan austral. Tandis que la majorité du transport du CCA est dévié au nord des îles Kerguelen, le reste (50 x 10 m3 s-1) doit passer plus au sud, probablement par les passages profonds du Fawn Trough (56°S, 77°E, 2650 m) et du Princess Elizabeth Trough (64°S, 82°E, 3650 m). Pourtant, le détail de la circulation autour du plateau est longtemps resté méconnu, en raison des difficultés à récolter des données dans cette région éloignée de toute route commerciale, d'un climat particulièrement rude et de la présence de la banquise recouvrant la moitié du plateau en hiver. L'objectif de cette thèse est d'améliorer notre connaissance de la circulation moyenne autour du plateau de Kerguelen. Pour cela, un large éventail d'outils allant de l'analyse d'observations récentes à l'utilisation de modèles numériques de circulation a été utilisé. Les données obtenues à l'aide d'éléphants de mer instrumentés sont présentées en détail. Une procédure de calibration et de validation de ces profils hydrologiques est proposée. Ce jeu de données, constitué d'un grand nombre de sections à haute résolution spatiale, est ensuite combiné avec d'autres observations plus conventionnelles (in situ et satellites) pour construire un nouveau schéma de circulation dans la région. L'existence d'un courant intense traversant le passage du Fawn Trough est alors mise en évidence. Les observations directes du courant du Fawn Trough pendant la campagne récente TRACK (resp.: Y.-H. Park) confirment l'importance de ce courant, qui concentre plus de 40 x 10 m3 s-1, soit 30 % du transport total du CCA. La connaissance de la circulation développée à partir des observations est ensuite utilisée pour valider une simulation au 1/4° de résolution. A l'aide de tests de sensibilité sur une configuration régionale de l'Océan Indien Sud, l'importance de la bonne représentation des caractéristiques des masses d'eau profonde et de la bathymétrie pour obtenir une simulation réaliste est mise en évidence. Finalement, une analyse dynamique de la simulation est menée, montrant comment la circulation résulte d'une combinaison des effets de la bathymétrie et du vent au travers de la balance de Sverdrup topographique. L'extension méridienne du CCA est maximale dans la région du plateau de Kerguelen, augmentant régionalement le forçage du vent. En permettant le passage de la partie sud du CCA près de la divergence antarctique (entre 60°S et 65°S), où le pompage d'Ekman est très intense, le plateau de Kerguelen pourrait favoriser indirectement l'accélération du CCA.

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Kuznetsova, Daria. "Modélisation de l'oscillation Madden-Julian lors de son passage sur l'océan Indien et le continent maritime." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30220/document.

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Abstract:

L'oscillation de Madden-Julian (MJO) est la composante dominante de la variabilité intrasaisonnière dans l'atmosphère tropicale, se propageant vers l'est dans la bande équatoriale. Elle se compose d'un centre convectif (phase active) accompagné de la convergence des anomalies du vent zonal de bas niveau et de la divergence de niveau supérieur, et de zones de convection faible (phases supprimées). Trois périodes de l'activité MJO sur l'océan Indien et le continent maritime ont été choisies : 6-14 avril 2009, 23-30 novembre 2011 et 9-28 février 2013. Les simulations avec et sans paramétrisation de la convection ont été réalisées pour un grand domaine avec le modèle atmosphérique Méso-NH. Il a été obtenu que les simulations avec convection paramétrée n'étaient pas capables de reproduire un signal MJO. Pour 2009 et 2011, lorsque le couplage entre la convection et la circulation de grande échelle était fort, les simulations avec convection explicite ont montré une propagation visible de la MJO, ce qui n'a pas été le cas pour 2013. Pour 2011, les processus contribuant à la suppression de la convection ont été étudiés avec une analyse isentropique pour séparer les masses d'air ascendantes ayant une température potentielle équivalente élevée des masses d'air subsidentes ayant une température potentielle équivalente faible. Trois circulations de grande échelle ont été trouvées : une circulation troposphérique, une circulation de percées nuageuses dans la couche de tropopause tropicale, et une circulation de masses d'air à faible température potentielle équivalente dans la basse troposphère. Cette dernière correspond aux intrusions d'air sec de grande échelle des zones subtropicales dans la bande équatoriale, trouvées principalement pendant la phase supprimée de la MJO sur l'océan Indien
The Madden-Julian Oscillation (MJO) is the dominant component of the intraseasonal variability in the tropical atmosphere, propagating eastward in the equatorial band. It consists of a convective center (active phase) accompanied by the low-level zonal wind anomaly convergence and the upper-level zonal wind anomaly divergence, and zones of weak convection (suppressed phases). Three time periods of the MJO activity over the Indian Ocean and the Maritime Continent were chosen: 6-14 April 2009, 23-30 November 2011, and 9-28 February 2013. The simulations with and without convective parameterizations were performed for a large domain with the atmospheric model Méso-NH. It was obtained that the simulations with parameterized convection were not able to reproduce an MJO signal. For 2009 and 2011 when the coupling between convection and large-scale circulation was strong, the convection-permitting simulations showed a visible MJO propagation, which was not the case for 2013. For the 2011 episode, the processes contributing to the suppression of the convection were studied using an isentropic analysis to separate the ascending air masses with high equivalent potential temperature from the subsiding air masses with low equivalent potential temperature. Three large-scale circulations were found: a tropospheric circulation, an overshoot circulation within the tropical tropopause layer, and a circulation of air masses with low equivalent potential temperature in the lower troposphere. The latter corresponds to the large-scale dry air intrusions from the subtropical zones into the equatorial band, mostly found during the suppressed MJO phase over the Indian Ocean

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Iudicone, Daniele. "The role of Southern Ocean in the global thermohaline circulation inferred from an OGCM." Brest, 2007. http://www.theses.fr/2007BRES2044.

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Abstract:

Nous présentons ici l'analyse dynamique quantitative de la circulation thermohaline de l'océan méridional d’une simulation d’état d’équilibre d’un modèle couplé glace de mer-océan. L’étude vise à clarifier les rôles des flux à la surface et du mélange interne, avec une attention particulière sur les mécanismes d’upwelling de l’eau profonde. Le premier résultat que nous nous présentons s’est une mise à niveau théorique du diagnostic des processus thermodynamiques des transformations des masses d’eau que représente une extension au domaine tridimensionnel (par exemple, aux sources internes telles que l’irradiance solaire) de l’approche classique. L’analyse montre que des flux de surface produisent presque 40 Sv d’eau modale Subantarctique. Le mélange compense une bonne partie de ces transformations. La remontée de l’eau profonde d’Atlantique nord est dû a des processus internes et principalement à la propagation verticale de l’excès d’eau douce de surface par l’intermédiaire du mélange vertical à la base de la couche mélangée. Une analyse lagrangienne a permis d’identifier les parcours associées à la circulation thermohaline dans l’océan Austral modelé. Ce dernier présente une transformation des eaux de la thermohaline dans des eaux modales et une transformation profonde liée à la formation de l’eau antarctique de fond. En plus il est un puissant consommateur de l’eau profonde d’Atlantique Nord (80%). Enfin, en utilisant les données in situ NODC, nous avons réanalysé la formation et exportation de l'eau intermédiaire antarctique de l'Océan Austral vers le Pacifique Sud
A quantitative dynamical analysis of the thermohaline circulation of the Southern Ocean of a steady state simulation of a coupled ice-ocean model is presented here. . The study aims to clarify the roles of surface fluxes and internaI mixing, with focus on the mechanisms of the deep water upwelling. As first result a new methodology is proposed for the evaluation of total dianeutral transports in the ocean. The methodology represents an extension to the whole three dimensional domain (e. G. , to internaI sources such as the solar shortwave irradiance) of the classical approach. The analysis of the model solution showed that Southern Ocean surface fluxes produce almost 40 Sv of Subantarctic Mode Water while brine rejection forms 5 Sv on the shelves of Antarctica and in the Weddell Sea. Mixing compensates most of the surface transformations. The upwelling of North Atlantic Deep Water is due to internaI process, mainly vertical propagation of the surface freshwater excess via vertical mixing at the base cf the mixed layer. A complementary Lagrangian analysis allowed to identify the main pathways associated to the thermohaline circulation in the Southern Ocean of the ice-ocean coupled model. The model Southern Ocean is characterized by a shallow overturning transforming 20 Sv of thermocline waters into mode waters and a deep overturning related to the formation of Antarctic Bottom Water. About 80% of North Atlantic Deep water is transformed into lighter and denser waters. Finally, using in situ data and model solutions we have reanalysed the formation and export characteristics of the Antarctic lntermediate Water from the Southern Ocean into the South Pacific

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Ethé, Christian Hervé. "Modélisation et simulation de trajectoires de ballons dérivants : applications à l'étude de la circulation atmosphérique sur l'océan Indien." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112168.

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Brivoal, Théo. "Une modélisation alternative haute résolution du couplage air-mer et de ses effets sur la dynamique océanique dans l'Atlantique Nord-Est." Thesis, Toulouse 3, 2021. http://www.theses.fr/2021TOU30211.

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Abstract:

Les interactions à fine échelle entre l'océan et l'atmosphère modifient significativement la dynamique océanique, mais leur représentation nécessite l'utilisation de modèles couplés océan-atmosphère, complexes et coûteux. Cette thèse soutient l'idée qu'il est possible de représenter ces interactions via un couplage entre un modèle d'océan et une atmosphère réduite à sa couche limite. En effet, nous montrons que cette approche simplifiée est capable de représenter fidèlement la couche limite atmosphérique, et les couplages dynamiques et thermiques dans l'Atlantique Nord-Est. Nous montrons également que le couplage dynamique à fine échelle modifie significativement l'énergie cinétique de l'océan jusqu'à une profondeur de 1500 mètres. Enfin, nous détaillons et quantifions les processus responsables de ce changement
Small - scale ocean - atmosphere interactions have a significant impact on ocean dynamics, but their representation requires coupled ocean - atmosphere models, which are complex and expensive. This thesis supports the idea that it is possible to represent these interactions through a coupling of an ocean model and a stand-alone one-dimensional atmospheric boundary layer model. In this thesis we show that this simplified approach represents a realistic atmospheric boundary layer, as well as dynamical and thermal couplings in the North-East Atlantic. We show that the dynamical coupling at fine scales significantly modifies the ocean kinetic energy down to 1500 meters depth. Finally, the processes responsible for this change are detailed

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Jullien, Swen. "Interactions océan-atmosphère au sein des cyclones tropicaux du Pacifique Sud : processus et climatologie." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00943495.

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Abstract:

Cette thèse apporte une meilleure compréhension des interactions océan-atmosphère au sein d'évènements extrêmes que sont les cyclones tropicaux. 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 ré-émergence 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. Enfin, l'utilisation de modèles à méso-échelle et de simulations à long terme produisant un grand nombre d'événements est essentielle afin de séparer un mécanisme robuste d'effets anecdotiques.

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Le, Vaillant Xavier. "Ondes internes générées par le forçage atmosphérique dans l'océan indien subtropical : modélisation et mesures in situ." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066071.

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Abstract:

Le déferlement des ondes internes est un des principaux mécanismes de mélange turbulent dans l’océan et joue un rôle clé sur la dynamique à plus grande échelle. L’objectif de ce travail était de proposer une amélioration de la représentation du mélange turbulent dans les modèles de circulation générale. La première partie porte sur l'analyse des mesures in situ de la campagne CIRENE dans l'océan Indien subtropical. Le passage d'un cyclone a conduit à la génération d'une onde de fréquence proche-inertielle dont nous avons pu suivre la propagation en profondeur. La seconde partie est consacrée à l'analyse des simulations forcées et couplées du modèle NEMO. Dans tous les cas, on observe la génération d'ondes internes dans la bande de fréquence proche-inertielle suite à des coups de vent, cependant leur propagation est limitée en profondeur. Cette atténuation est attribuée à une trop forte valeur de la dissipation déterminée par le schéma TKE. Une paramétrisation spécifique déduite de paramétrisations fine-échelle est proposée.

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Beuvier, Jonathan. "Modélisation de la variabilité climatique de la circulation et des masses d'eau en Méditerranée : impacts des échanges océan-atmosphère." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00676896.

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Abstract:

Cette thèse a pour but de progresser sur des points essentiels concernant le réalisme de la représentation de la formation et du trajet des masses d'eau en Mer Méditerranée, ainsi que de leur variabilité. A cet effet, plusieurs modèles océaniques régionaux de la Méditerranée, de résolutions horizontales différentes, sont développés et utilisés. Une configuration réaliste permettant de représenter la variabilité interannuelle des conditions aux limites de ces modèles (atmosphère, océan Atlantique, fleuves, mer Noire) est utilisée pour réaliser des simulations à long terme des 50 dernières années en Méditerranée. Deux événements rares, caractérisant la variabilité décennale en Méditerranée, sont étudiés : l'Eastern Mediterranean Transient (EMT) et la Western Mediterranean Transition (WMT). L'EMT est la période, au début des années 1990, pendant laquelle le site principal de formation d'eau dense dans le bassin oriental méditerranéen est passé du sous-bassin Adriatique au sous-bassin Egée. La capacité des simulations à long terme à reproduire la séquence d'événements composant l'EMT est tout d'abord démontrée. Parmi les éléments de préconditionnement et de déclenchement de l'EMT suggérés dans la littérature, nous montrons que les facteurs essentiels sont les flux hivernaux intenses au-dessus du sous-bassin Egée pendant les hivers 1992 et 1993. Le réalisme de la formation et de la propagation de l'eau crétoise profonde (Cretan Deep Water, CDW) pendant l'EMT est ensuite analysé dans les simulations de référence et de sensibilité. La propagation de la CDW au fond de la Méditerranée orientale n'est reproduite qu'avec des conditions atmosphériques modifiées. La WMT a commencé à l'hiver 2005 dans le Golfe du Lion, pendant lequel a été formé un volume très important d'eau profonde ouest-méditerranéenne (Western Mediterranean Deep Water, WMDW), caractérisée par une température et une salinité inhabituellement élevées. Les simulations reproduisent l'intensité de la convection profonde dans le Golfe du Lion pendant l'hiver 2005, qui est est due à la forte perte de flottabilité en surface. Elles indiquent également que des tourbillons cycloniques profonds, d'une centaine de kilomètres de diamètre, sont responsables du transport rapide de la nouvelle WMDW vers le Sud. Puis, les simulations à long terme permettent de replacer la WMT dans la variabilité décennale de la Méditerranée nord-occidentale. Elles montrent que l'EMT a potentiellement doublé le volume de nouvelle WMDW formé en 2005 dans le Golfe du Lion, mais qu'il n'est pas responsable de la température et de la salinité élevées de la nouvelle WMDW. Ces caractéristiques inhabituelles sont dues à l'absence de convection intense dans le Golfe du Lion pendant les années 1990, ce qui a favorisé l'accumulation de sel et de chaleur dans la Méditerranée nord-occidentale.

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Operto, Stéphane. "Structure et origine du plateau de Kerguelen (océan indien austral) : implications géodynamiques : modélisation de données sismiques grand-angle marines." Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066181.

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Abstract:

La structure profonde des principales unités morpho-structurales du plateau sous-marin de Kerguelen (plateau de Kerguelen-Heard au nord et bassin de Raggatt au sud) et du bassin océanique d'enderby est présentée a partir de l'analyse des données de sismique grand-angle de la campagne md66/keobs. Les temps d'arrivée des ondes ont été modélisés avec la méthode d'inversion itérative au sens des moindres carres de Zelt & Smith (1992) ; les amplitudes ont été modélisées a l'aide de sismogrammes synthétiques calcules avec la méthode de la réflectivité (Fuchs & Muller, 1971). L’épaisseur importante de la croute du bassin d'enderby (10-13 km) suggère que sa mise en place a été affectée par la proximité du point chaud de Kerguelen au crétacé. Les coefficients de poisson dans la croute, estimes a partir de l'analyse des ondes p et des ondes converties p-s enregistrées sur les trois composantes des OBS (stations sismiques sous-marines), sont comparables a ceux mesures en laboratoire sur des échantillons ophiolitiques. La croute du domaine nord du plateau de Kerguelen a une épaisseur (21-23 km) et une loi de vitesse en fonction de la profondeur compatibles avec un modèle de plateau océanique (couche 3 très épaisse, vitesses élevées (>7,2 km/s) a la base de la croute). Sa mise en place résulterait de l'action du point chaud de Kerguelen sur ou a proximité de la dorsale séparant la plaque indienne de la plaque australo-antarctique entre 130 et 100 ma, selon une configuration comparable a celle de l'Islande actuelle. La structure du domaine sud du plateau de Kerguelen montre des différences significatives comparativement a celle du domaine nord. La croute, d'une épaisseur de 22-23 km, est constituée d'une croute supérieure avec des vitesses comparables à celle de la couche 2 océanique et une croute inferieure de 15-16 km d'épaisseur. La croute inferieure est caractérisée par une augmentation régulière de la vitesse entre des valeurs de 6,6 km/s à 9 km de profondeur et 6,9 km/s a 19 km de profondeur. Entre 19 et 25 km de profondeur, la croute est réflective comme le montrent plusieurs réflexions grand-angle enregistrées aux distances précritiques entre l'onde réfractée dans la croute inferieure non réflective et l'onde PMP, réfléchie sur le Moho. La croute inferieure réflective a plusieurs propriétés originales: 1 elle constitue, en moyenne, une zone a faible vitesse a la base de la croute (vitesse moyenne: 6,7 km/s) ; 2 la croute inferieure n'est réflective que dans une direction parallèle a l'axe du plateau ; elle est associée a une anisotropie (apparente ?) de vitesse dans la croute inferieure réflective avec un axe lent parallèle a l'axe du plateau ; 3 la réflectivité semble diminuer du sud-est vers le nord-est ; 4 une anisotropie de vitesse est observée dans le manteau supérieur avec un axe rapide dans la direction parallèle à l'axe du plateau. Les vitesses (6,6-6,9 km/s) dans la croute inferieure non réflective sont atypiques d'une croute océanique d'une vingtaine de kilomètres d'épaisseur, supposée riche en constituants ultramafiques. La structure du bassin de Raggatt est, par contre, comparable a celle d'une croute continentale faiblement étirée dans la direction nnw-sse et recouverte de coulées volcaniques. La réflectivité de la croute inferieure résulterait de cisaillements ductiles dans sa partie supérieure et d'intrusions magmatiques dans sa partie inferieure. L’origine du plateau de Kerguelen est intimement liée a l'histoire crétacée des continents adjacents. Les domaines nord et sud du plateau de Kerguelen représenteraient respectivement l'Islande et la marge Hatton Bank

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Jourdain, Nicolas. "Simulations climatiques régionales couplées atmosphère - océan - glace de mer en Antarctique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00266564.

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Abstract:

Dans le cadre du réchauffement climatique, la prédiction de la hausse du niveau des mers est un défit majeur. La contribution du bilan de masse de surface de l'Antarctique constituerait la seule contribution négative à la hausse du niveau des mers. D'un autre côté, la dynamique de la calotte pourrait réagir de façon non linéaire au changement climatique, et entrainer une accélération et un amincissement de certains glaciers (Meehl et al. 2007). Pour ces deux raisons, il convient de connaître précisément le climat de l'Antarctique. Les Modèles de climat globaux reproduisent mal certain aspects du climat Antarctique : les précipitations sont surestimées à cause de la topographie côtière trop lisse ; le bilan d'énergie en surface est mal représenté car les processus physiques impliquant la neige sont représentés de façon trop grossière. C'est pourquoi nous nous intéressons à la modélisation régionale, qui offre une meilleure résolution et une meilleure représentation des processus physiques.

Le climat de l'Antarctique implique la glace de mer, dont l'extension modifie par exemple l'humidité diponible pour l'atmosphère. Mais l'ensemble de l'océan joue également un rôle, car la formation d'eau dense près des côtes engendre des échanges relativement rapides entre la surface et l'océan profond. C'est pourquoi nous avons choisi de créer un modèle régional couplé atmosphère - glace de mer - océan. Le but de cette thèse est uniquement de développer et d'évaluer un tel modèle.

Pour l'atmosphère, nous utilisons le Modèle Atmosphérique Régional (MAR, Gallee et al. 2005). Ce modèle a été spécialement développé pour les régions polaires. Il se distingue des autres modèles climatiques régionaux par sa représentation élaborée de la neige, et par une représentation interactive de la neige soufflée par le vent. Pour l'océan et la glace de mer, nous utilisons NEMO (Nucleus for European Modeling of the Ocean), constitué de OPA-9 (Océan PArallélisé, Madec 2007) et de LIM-2 (Louvain Ice Model, Fichefet 1997). Le modèle d'océan utilise une paramétrisation élaborée de la diffusion turbulente le long des isopycnes et de la diffusion verticale. Le modèle de glace de mer utilise un modèle thermodynamique à trois couches, des équations dynamiques basées sur la rhéologie visco-plastique. Enfin, MAR et NEMO sont couplés grâce au logiciel OASIS-3 (Valcke et al. 2003). Le modèle résultant est appelé TANGO, pour Triade Atmosphère-Neige, Glace de mer, Océan.

Avant d'analyser des simulations de TANGO, il convient de connaître précisément le comportement de chacun des modèles lorsqu'ils sont forcés par des données. Dans un premier temps, nous testons la sensibilité de MAR à la représentation de la rugosité orographique. En simulant un cas de la littérature, nous montrons que MAR est capable de simuler des cyclones de méso-échelle ; nous montrons ensuite que le rôle des vents catabatiques côtiers dans la cyclogenèse est faible devant le rôle de l'écoulement synoptique, contrairement à ce que conjecturaient les travaux précédents. Comme les vents catabatiques côtiers dépendent fortement de la rugosité orographique des Montagnes Transantarctiques, les polynies de TANGO pourraient en dépendre ; c'est pourquoi nous avons réglé ce paramètre de façon à avoir des vents côtiers en accord avec les relevés des stations météorologiques. Enfin, nous montrons que la fraction de glace de mer a peu d'influence sur la circulation atmosphérique, probablement parce que notre méthode ne modifie pas la position des fronts de glace.

Estimer l'apport du couplage s'avère compliqué, car une partie du comportement de TANGO vient effectivement des rétroactions physiques permises par le couplage, mais une autre partie vient du changement de "forçages". En effet, MAR voit habituellement la glace de mer se SSM/I, et NEMO voit habituellement des champs atmosphériques issus des réanalyses ERA-40 ; dans TANGO, MAR voit donc les défauts de NEMO, et inversement. Pour évaluer la capacité de TANGO à représenter des rétroactions physiques, nous avons donc réalisé un jeu de simulations dans lequel MAR est forcé par les champs de surface de NEMO, et NEMO est forcé par les champs de surface de MAR. Les comparaisons entre ces simulations et les simulations couplées montrent que la couverture de glace de mer de TANGO diffère de celle de NEMO forcé par MAR, ce qui prouve que des rétroactions sont représentées. Dans le détail, nous identifions également une rétroaction impliquant la glace produite dans une polynie à l'automne, et une rétroaction impliquant les précipitations et la température de surface de l'océan.

Finalement, l'ensemble des évaluations de MAR sur l'océan ont permis des améliorations très récentes de MAR : H. Gallée a ainsi amélioré la prise en compte des nuages aux frontières, et les flocons de neige ont été introduits dans le schéma radiatif de façon à mieux simuler les températures de la couche limite sur la calotte. Ceci améliore également le comportement de TANGO. Cette étude souligne également l'importance du couplage, puisque la solution couplée diffère de la solution forcée, toutes paramétrisations étant égales. Nous concluons donc qu'il est nécessaire de poursuivre l'utilisation de TANGO.

Ces travaux ouvrent d'abord des perspectives à court terme, puisqu'il faudra analyser le détail des rétroactions mises en \oe uvre de façon à tenter de mieux comprendre le climat de l'Antarctique. Ensuite, TANGO pourra être utilisé à petite échelle et haute résolution pour l'analyse des polynies et des formations des masses d'eau dense impliquées dans les circulations océaniques profondes. Une autre possibilité sera d'utiliser TANGO à l'échelle de la calotte, de façon à travailler sur la régionalisation du changement climatique en Antarctique. Enfin, à plus long terme, il sera nécessaire de travailler sur le représentation des cavités sous les plate-formes glaciaires dans TANGO.

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Daloz, Anne Sophie. "Importance du couplage océan-atmosphère sur la sensibilité au réchauffement climatique : impact sur les ouragans." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/2641/.

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Abstract:

Les interactions océan-atmosphère sont primordiales pour les cyclones tropicaux. L'océan fourni aux cyclones tropicaux l'énergie thermique nécessaire a leur maintient. La simulation des interactions entre l'océan et les cyclones tropicaux est donc cruciale et constitue le point central de cette thèse. La première partie présente la version basculée-étirée et couplée du modèle de circulation générale ARPEGE-Climat, développée pour cette thèse. Cette version basculée-étirée sur le bassin Nord Atlantique permet d'atteindre une résolution spatiale comprise entre 60 et 100 km sur cette région, résolution nécessaire quand on souhaite étudier les cyclones tropicaux. Le couplage d'ARPEGE-Climat avec le modèle de circulation général océanique NEMO a de plus permis la prise en compte des interactions océan-atmosphère présentes dans les cyclones tropicaux. Deux types de simulations ont été réalisées, d'une part des simulations couplées et d'autre part des simulations forcées par les températures de surface de la mer de la configuration couplée. La seconde partie s'intéresse à la capacité des modèles de circulation générale du programme d'intercomparaison TC-MIP à représenter l'activité cyclonique et ses précurseurs sur la région principale de développement (Main Development Region en anglais) de l'océan Atlantique Nord. Les modèles de circulation générale éprouvent de réelles difficultés à représenter les cyclones tropicaux dans cette région, certainement en partie à cause de leur faible résolution spatiale, comprise entre 1° et 2. 5°. Des précurseurs de l'activité cyclonique sur la main development region ont tout de même pu être identifiés. Ainsi, on trouve : l'activité des ondes d'est Africaines, les précipitations sahéliennes et plus particulièrement celles qui se produisent sur le Fouta-Djallon, à 11°N, les températures de surface de la mer et le cisaillement vertical du vent horizontal sur la main development region, l'humidité troposphérique au niveau des côtes ouest Africaines. Dans la troisième partie de la thèse, des tests de sensibilité ont été réalisés sur ARPEGE-Climat basculé-étiré et couplé avec NEMO. Ces tests montrent l'importance de la position du pôle d'étirement, du réglage des paramètres du schéma de convection et de la fréquence de couplage. Dans la quatrième partie de cette thèse, les configurations couplée et forcée d'ARPEGE-Climat sont comparées afin d'évaluer l'impact du couplage océan-atmosphère sur l'activité cyclonique dans le bassin Nord Atlantique. Il apparaît que le couplage : modifie la distribution géographique de l'activité cyclonique sur le bassin Nord Atlantique ; modifie l'activité des ondes d'est Africaines, qui elle-même influe sur l'activité cyclonique sur la main development region ; modifie le cycle saisonnier de l'activité cyclonique sur la main development region et, par conséquent, sur la totalité du bassin Nord Atlantique. Cette dernière partie présente aussi les points communs et les différences de sensibilité au réchauffement climatique des configurations couplée et forcée. Les deux configurations présentent : une diminution généralisée, bien que faible, de l'activité cyclonique sur le bassin Nord Atlantique, une diminution de l'activité cyclonique sur le sud du Golfe du Mexique et la mer des Caraïbes, une augmentation de l'activité sur la mer des Sargasses, une intensification des cyclones tropicaux en termes de pression et de vent maximum, une augmentation des pluies cycloniques. Les configurations couplée et forcée présentent aussi certaines différences, notamment en ce qui concerne l'évolution de la distribution de l'activité cyclonique sur la mer des Sargasses ou sur la main development region. Un autre point important est la différence de nature des cyclones tropicaux dans le futur. La configuration couplée montre des différences beaucoup plus marquées dans les changements de nature des cyclones tropicaux
Ocean-atmosphere interactions are essential for tropical cyclones. The ocean provides the energy required to sustain tropical cyclones. The simulation of interactions between the ocean and tropical cyclones is therefore crucial and is the focus of this thesis. The first section introduces the rotated-stretched and coupled version of the general circulation model ARPEGE-Climate, developed for this thesis. This rotated-stretched version achieves a spatial resolution between 60 and 100 km over the North Atlantic basin, resolution required to study tropical cyclones. The coupling of ARPEGE-Climate with oceanic general circulation model NEMO has also allowed taking in consideration ocean-atmosphere of tropical cyclones. Two types of simulations are performed, on the one hand coupled simulations and on the other hand simulations with prescribed sea surface temperatures from the coupled simulation. The second section focuses on the ability of general circulation models from the Intercomparison program, TC-MIP, to represent tropical cyclone activity and its precursors on the main development region of the North Atlantic Ocean. General circulation models have strong difficulties to represent tropical cyclone activity in this region, certainly related to their low spatial resolution, between 1° and 2. 5°. Although, the following precursors of tropical cyclone activity have been identified in this region : African easterly waves activity, Sahelian rainfall and especially those that occurs over the Fouta-Djallon, 11 ° N, sea surface temperatures and vertical wind shear horizontal on the main development region, tropospheric humidity over the African west coast. The third section of the thesis presents sensitivity tests that were performed on ARPEGE-Climate rotated-stretched and coupled with NEMO. These tests show the importance of the stretching pole position, the setting of the convection scheme parameters and the coupling frequency. In the fourth section, the configurations of ARPEGE-Climate coupled and forced are compared to assess the impact of ocean-atmosphere coupling on tropical cyclone activity in the North Atlantic basin. It appears that the coupling : modifies the geographical distribution of cyclone activity over the North Atlantic basin; modifies the activity of African easterly waves, which in turn affects cyclone activity over the main development region; changes the seasonal cycle of tropical cyclone activity over the main development region, and thus on the entire North Atlantic basin. This section also presents the similarities and differences of the sensitivity to global warming of forced and coupled simulations. Both configurations present : an overall decrease, although small, of tropical cyclone activity over the North Atlantic basin, a decrease in tropical cyclone activity in the southern Gulf of Mexico and Caribbean Sea, an increase of tropical cyclone activity in the Sargasso Sea, an intensification of tropical cyclones in terms of pressure and maximum wind, an increase in tropical cyclonic precipitations. The coupled and forced simulations also show some differences, especially regarding the evolution of the distribution of cyclone activity in the Sargasso Sea or the main development region. Another important difference is the nature of tropical cyclone in the future climate. The coupled configuration shows much greater differences on the changes of nature of tropical cyclones

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Dulaquais, Gabriel. "Cycle biogéochimique du cobalt en domaines océaniques contrastés : l'Atlantique Ouest, la Mer Méditerranée et la Mer Noire." Thesis, Brest, 2014. http://www.theses.fr/2014BRES0035/document.

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Abstract:

Le cobalt est un métal de transition essentiel pour la croissance du phytoplancton, et en particulier pour les cyanobactéries qui ont un besoin absolu pour cet élément. En étant l'atome central de la cobalamine (vitamine B12), le cobalt est aussi indirectement essentiel aux eucaryotes marins qui ne synthétisent pas cette vitamine. Cet élément peut se substituer au zinc et au cadmium au sein de la carbonique anhydrase, l’enzyme permettant la fixation du dioxyde de carbone dans la cellule phytoplanctonique. Il pourrait intervenir également dans l’activation de l’alcaline phosphatase. De par ses implications biologiques, le cobalt pourrait jouer un rôle important dans le cycle océanique du carbone. Cependant, les connaissances du cycle biogéochimique du cobalt en milieu marin sont encore largement limitées. Ce travail de thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre du programme international GEOTRACES au sein duquel le cobalt y est désigné comme un élément clé de la biogéochimie marine. Au cours de ces travaux, l’un des plus larges jeux de données, rapporté à ce jour, incluant les différentes fractions du cobalt (soluble, dissous, particulaire, spéciation organique) a été produit. Les données recueillies proviennent d’échantillons collectés au sein de domaines océaniques contrastés. Une stratégie de prélèvement à haute résolution et à grande échelle a été mise en place dans diverses régions océaniques du monde lors de campagnes à la mer. Ainsi pour la première fois, une cartographie du cobalt dissous (DCo) et particulaire (PCo) a pu être définie pour l’ensemble de l’Atlantique Ouest, ainsi que des bassins Méditerranéens et de la Mer Noire. Ce jeu de données a pu être produit par l’utilisation de différentes techniques d’analyses (Flow-Injection-Analysis and Chemiluminescence detection ; Voltamétrie, SF-ICP-MS) aux limites de détections basses permettant la détermination de cet élément, présent dans l’eau de mer à des concentrations de l’ordre du pico-molaire (10-12 M). Le cobalt est en effet l’un des micro-nutritifs le moins abondant dans l’eau de mer. Les concentrations les plus faibles en DCo ont été observées dans les eaux oligotrophes de l’Atlantique Ouest (< 15 pM) alors que les plus élevées sont enregistrées dans la couche supérieure des eaux sulfidiques de la Mer Noire (> 5 nM). La distribution verticale du cobalt dissous variait selon les systèmes biogéochimiques. Ainsi, le profil vertical est de type nutritif comme les phosphates dans les eaux de surface de l’océan Atlantique. Les concentrations y augmentent avec la profondeur, jusqu’à un maximum relatif dans les eaux intermédiaires, puis décroissent dans l’océan profond. Ce comportement contraste avec le profil observé pour l’ensemble des bassins de la Mer Méditerranée. Dans cette mer, les fortes concentrations en DCo mesurées en surface (100-300 pM) diminuent en effet avec la profondeur. En Mer Noire, la distribution verticale varie selon les conditions d’oxygénation des eaux. Les concentrations y sont extrêmement élevées par comparaison aux autres systèmes marins. […]
No

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Giraud, Xavier. "Reconstitution paléocéanographique du signal delta15N : modélisation couplée physique et biogéochimique d'un upwelling côtier." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12452.

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Abstract:

Afin de reconstruire le signal isotopique sédimentaire dans uncontexte d'upwelling côtier, nous avons développé un modèle couplé physique et biogéochimique pouvant prendre en compte le fractionnement des isotopes de l'azote au sein d'un réseau trophique. Le modèle biologique est un modèle NPZD (Nutriments, Phytoplancton, Zooplancton, Détritus) qui prend en compte le fractionnement des isotopes de l'azote lors de l'assimilation des nutriments et lors de l'excrétion du zooplancton. Le modèle physique POM (Princeton Ocean Model) simule la circulation de l'upwelling côtier. Appliqué pour différentes situations de niveaux marins, ce modèle couplé nous permet de reproduire les signaux sédimentaires d15N et flux d'azote organique et d'en tirer des conclusions sur les scénarios paléocéanographiques. Au large du Cap Blanc, Mauritanie, l'effet de la montée du niveau marin, par l'immersion de la plate forme continentale, semble être le principal facteur responsable lors de la dernière déglaciation des variations de flux d'azote organique et du signal isotopique au niveau des sédiments. Ceci nous permet de proposer que le bilan d'azote océanique au cours de la dernière déglaciation ait pu être plus équilibré et stable qu'initialement prévu. Cet effet s'accompagne d'une période de fonctionnement de l'upwelling qui aurait pu être plus longue au Dernier Maximum Glaciaire, aux environs de 10 mois, contre 4-5 mois pour l'actuel. Ce modèle a aussi été appliqué au système du Benguela (Afrique du Sud Ouest) pour étudier certains processus de recyclage.

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Berthou, Ségolène. "Sensibilité des précipitations extrêmes au couplage sous-mensuel atmosphère-océan en Méditerranée nord-occidentale : approche par la modélisation climatique régionale." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066477/document.

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Abstract:

Chaque automne, des événements de précipitations intenses (HPEs) ont lieu en Méditerranée nord-occidentale. Cette thèse adopte une approche par la modélisation climatique régionale couplée atmosphère-océan pour traiter de la sensibilité de ces événements à des changements de température de surface de la mer (SST) résultant soit de biais dans le modèle couplé, soit de la réponse de la couche de mélange océanique à des forçages atmosphériques. Deux cas d’études mettent en évidence la sensibilité particulière des zones de convergence d’humidité aux changements de SST. L’élaboration d’indices synthétiques de changements dans les précipitations et de changements de SST en amont des zones précipitantes met en lumière dans plusieurs régions (Cévennes, région de Valence, Calabre) une relation linéaire entre ces deux quantités dans deux plateformes de modélisation différentes : MORCE et CNRM-RCSM4. Dans la région de Valence, en Espagne, nous montrons en outre que les événements de précipitations intenses sont souvent précédés d’un épisode de Mistral qui refroidit la zone amont des précipitations dans les jours précédant celles-ci, refroidissement qui tend ensuite à réduire l’intensité de l’événement précipitant
Every year in autumn, heavy precipitation events (HPEs) occur in the northwestern Mediterrranean. This thesis uses coupled atmosphere-ocean regional climate modeling to tackle the sensitivity of these events to sea surface temperature (SST) changes coming either from model biases or from the oceanic mixed layer response to atmospheric forcing. Two case studies show the particular sensitivity of moisture convergence zones to SST changes. The use of synthetic indexes of precipitation changes and SST changes in the upstream zones shows a linear relationship between the two indexes in several regions (Cévennes, the region of Valencia, Calabria) in the modeling platforms MORCE and CNRM-RCSM4. Furthermore, we show that the HPEs in the region of Valencia are often preceded by a Mistral event which cools the upstream zone whithin 5 days before the HPEs. In turn, this cooling tends to reduce the intensity of the HPE

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Renault, Lionel. "Impact des jets côtiers atmosphériques sur l'Upwelling du système de courants de Humboldt." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/465/.

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Abstract:

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'ocean et WRF pour l'atmosphere). 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 au niveau du Chili tandis qu'il peine à simuler la circulation atmosphérique au niveau du Pérou. Les simulations océaniques, elles, reproduisent 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. . .
The objective of this thesis is to study the impact of atmospheric Coastal Jets on the upwellings of the Humboldt Currents System. A double approach is used: the first one consists in studying the Atmospheric and Oceanic Circulation as well as the Ocean/Atmosphere interactions from the observations, whereas the second aims at modeling these Circulations in a realistic way by means of numerical regional models (ROMS for the ocean modeling and WRF for the atmosphere modeling. The obtained results suggest that there are various Atmospheric Coastal Jets along the Chilean and Peruvian Coasts. For certain ranges of frequencies, they control the upwelling variability of Chile and Peru. A heat flux balance of the Ocean Mixing Layer allows to identify the main mechanisms which control the oceanic answer off Central Chile. Moreover, we show that the Peruvian coast is under the influence of the both local atmospheric forcing and remote forcing. At some frequencies, the Kelvin wave trapped to the Peruvian Coasts induce a control of the coastal ocean variability by the Equatorial variability. The atmospheric regional model reproduces with realism the Chilean Coastal Jets whereas it has difficulty in simulating the atmospheric circulation at the level of Peru. The oceanic simulations reproduce the oceanic answer to the Coastal Jets off Central Chile. A heat flux balance of the Mixing Layer allows us to study what are the main mechanisms which control the oceanic answer in the model. Finally, we show that the regional models present a sensibility to the spatial resolution of the atmospheric and oceanic models. In particular, close to the coast, the wind characteristics in the atmospheric model depends on the spatial resolution of the model. This sensibility induce that the oceanic answer depends on the forcing field spatial resolution. .

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Lebeaupin, Brossier Cindy. "Etude du couplage océan-atmosphère associé aux épisodes de pluie intense en région méditerranéenne." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00248618.

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Abstract:

Les régions côtières du bassin méditerranéen sont soumises en automne à des évènements de pluie intense. La mer Méditerranée constitue la principale source d'humidité et de chaleur pour ces évènements météorologiques extrêmes. Généralement, la masse d'air instable est transportée par un fort vent de basses couches de la mer vers les reliefs où la convection se déclenche pouvant stationner plusieurs heures au dessus de la même région, produisant de très forts cumuls de pluie localement et conduisant parfois à des crues destructrices.

La sensibilité des ces épisodes extrêmes à la SST a tout d'abord été évaluée à l'aide de simulations atmosphériques à haute résolution avec le modèle MESO-NH, sur trois cas d'évènements fortement précipitants dans le Sud-Est de la France: les cas de l'Aude (12-13 novembre 1999), du Gard (8-9 septembre 2002) et de l'Hérault (3 décembre 2003). Différents champs de SST ont été utilisés (analyses obtenues par interpolation optimale des observations in-situ, SST satellite, augmentation ou diminution empirique de la SST). L'importance significative de la valeur moyenne de SST intégrée sous le jet de basses couches sur la convection en terme d'intensité et de localisation a ainsi été mise en évidence.

Le rôle de la paramétrisation des flux de surface a été examiné dans une deuxième partie en introduisant dans le schéma de surface SURFEX deux nouvelles paramétrisations ``bulk'' itératives : la paramétrisation ECUME basée sur une calibration multi-campagne des coefficients d'échanges et la paramétrisation COARE 3.0. Sur les trois mêmes épisodes, les simulations utilisant ces deux nouvelles paramétrisations ``bulk'' itératives simulent des valeurs de stress et d'évaporation plus faibles que celles obtenues en utilisant la paramétrisation originale de MESO-NH (Louis, 1979).

Dans une troisième partie, une modélisation couplée océan-atmosphère a été mise en place entre le modèle MESO-NH et un modèle océanique 1D en équation d'énergie cinétique turbulente, afin d'évaluer sur les trois mêmes cas d'étude, l'impact des fortes précipitations et du fort stress associé sur la couche de mélange océanique et les rétroactions sur la convection atmosphérique. Les résultats montrent la robustesse du modèle océanique sous le forçage atmosphérique extrême imposé même en région côtière. La réponse océanique à courte échéance montre un fort approfondissement de la couche de mélange océanique sous le jet de basses couches et la formation locale de couches de mélange internes associées aux précipitations intenses. Ce type de réponse est particulièrement important pour la dynamique de l'océan superficiel ainsi que pour la couche limite atmosphérique.

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Tocquer, Flore. "Ozone et transport dans la haute troposphère tropicale de l'océan Indien et de l'Asie du Sud : apport des données spatiales (IASI) et de la modélisation." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30033/document.

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Abstract:

Afin de mieux comprendre les processus responsables de la distribution de l'ozone (O3) dans la haute troposphère (UT) tropicale, cette thèse étudie différents aspects du transport de la pollution depuis les régions sources jusque dans l'UT. La première étude repose sur les observations spatiales IASI qui identifient un évènement de transport de masses d'air enrichies en O3 dans l'UT depuis l'Afrique vers l'Inde. Pour la saison de pré-mousson de tels enrichissement d'O3 dans l'UT au-dessus de l'Océan Indien sont essentiellement attribués à des intrusions stratosphériques. Afin de déterminer son origine des simulations ont été effectuées permettant d'exclure une origine stratosphérique et montrent l'impact prépondérant des NOx produit par les éclairs (LiNOx) en Afrique pour expliquer cet enrichissement d'O3. Cette étude pourra être étendue à d'autres saisons, pour consolider les conclusions obtenues dans le cadre du projet INDOEX. La deuxième partie porte sur l'étude de l'impact d'un système convectif très profond sur la composition de l'UT pendant la mousson asiatique d'été. La simulation avec un traceur passif montre la capacité du système situé le long de l'Himalaya centrale à soulever des masses d'air polluées jusqu'à 100 hPa, altitudes auxquelles la pollution est transportée rapidement par la circulation de l'anticyclone de la mousson asiatique. Confirmant le conduit privilégié de transport vers l'UTLS identifié par Bergman et al. 2013. Cependant l'activation du schéma chimique montre une surestimation des LiNOx produites, un ajustement de leur paramétrisation devra être effectué ainsi que des simulations de sensibilité pour correctement quantifier la production d'O3. Ce travail prend place dans des problématiques actuellement au centre d'une collaboration internationale, ACAM (Atmospheric Composition and the Asian Monsoon) visant à étudier les interactions complexes de la mousson asiatique d'été entre dynamique et chimie, jusqu'à l'échelle du changement climatique
To better understand the processes controling for the distribution of upper tropospheric (UT) ozone (O3) in the tropics, this thesis examines different aspects of pollution transport from sources regions to UT level, through two case studies that take place in the still debated issues.. First study is based on IASI space observations identified an event of transport of UT enriched O3 air masses from Africa to India. During the pre-monsoon season, events of O3 enrichment in UT above the Indian Ocean were essentially attributed to stratospherics intrusions. Simulations have been used to determine its origin, it excludes a stratospheric origin for the event and indicates a probable important contribution by lightning (LiNOx) that occurs over Africa regions. This study could be extended to the whole region and other seasons with a focus on the spring season in order to complete the conclusions obtained during the INDOEX program. The second part focuses on the characterisation of the impact of a deep convective system upon the UTLS composition during the asian summer monsoon. Simulation with a passive tracer highlights the potential of the convective system located over the central Himalaya foothills, to uplift polluted air masses in UTLS to 100 hPa, where the pollutants are rapidly transported by the asian monsoon anticyclone circulation. In agreement with transport pipe towards the UTLS identified by Bergman et al. 2013. However simulation including reactive chemistry show an overestimation by the model of the amount of LiNOx produced, so an adjustment of their parameterization must be made and sensitivity analysis are foreseen to determine precisely O3 production. This study is established in connection with actual major problematic at the center of general debate of the international collaboration. Like ACAM (Atmospheric Composition and the Asian Monsoon) whose targeting the complexe interaction of asian summer monsoon to atmospheric dynamics and chemistry, as well as climate change impact

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Gutknecht, E. "Interactions côte-large dans le système de l'upwelling du Benguela par modélisation couplée physique/biogéochimique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01025551.

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Abstract:

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 (0.38 molN.m-2.yr-1) et sont comparables aux autres sources d'azote (dépôts atmosphériques, fixation biologique, ...) possibles de soutenir la production primaire dans le gyre subtropical (de 0.01 à 0.24 molN.m-2.yr-1). Les pertes d'azote par dénitrification et anammox liées à la zone de minimum d'oxygène (2.2 108 molN.yr-1) sont du même ordre de grandeur que les pertes par émission de N2O vers l'atmosphère (5.5 108 molN.yr-1), mais sont sous-estimées par rapport aux quelques estimations in-situ dont nous disposons. 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.

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Bayle, Severine. "Modélisation statistique de données fonctionnelles environnementales : application à l'analyse de profils océanographiques." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4016.

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Abstract:

Afin d'étudier les processus biogéochimiques de l'Océan Austral, des balises posées sur des éléphants de mer ont permis de récolter en 2009-2010 des profils de variables océanographiques (Chlorophylle a (Chl a), température, salinité, lumière) dans une zone s'étalant du sud des îles Kerguelen jusqu'au continent Antarctique. Cette thèse se penche en particulier sur les données de Chl a, car celle-ci est contenue dans les organismes photosynthétiques qui jouent un rôle essentiel de pompe à carbone. Mais les profils verticaux de Chl a, récoltés peu fréquemment, ne permettent pas d'obtenir une cartographie de cette variable dans cette zone de l'océan. Cependant, nous disposons de profils de lumière, échantillonnés plus souvent. L'objectif était alors de développer une méthodologie permettant de reconstruire de manière indirecte les profils de Chl a à partir des profils de lumière, et qui prenne en compte les caractéristiques de ce type de données qui se présentent naturellement comme des données fonctionnelles. Pour cela, nous avons abordé la décomposition des profils à reconstruire ou explicatifs sur une base de splines, ainsi que les questions d'ajustement associées. Un modèle linéaire fonctionnel a été utilisé, permettant de prédire des profils de Chl a à partir des dérivées des profils de lumière. Il est montré que l'utilisation d'un tel modèle permet d'obtenir une bonne qualité de reconstruction pour accéder aux variations hautes fréquences des profils de Chl a à fine échelle. Enfin, une interpolation par krigeage fonctionnel permet de prédire la concentration en Chl a de nuit, car les mesures de lumière acquises à ce moment-là ne peuvent pas être exploitées
To study biogeochemical processes in the Southern Ocean, tags placed on elephant seals allowed to collect during 2009-2010 oceanographic variables profiles (Chlorophyll a (Chl a), temperature, salinity, light) in an area ranging from southern Kerguelen until the Antarctic continent. This thesis focuses on Chl a data as it is contained in photosynthetic organisms and these ones play an essential role in the oceanic carbon cycle. The infrequently collected vertical Chl a profiles don't provide a mapping of this variable in this area of the ocean. However, we have light profiles sampled more often. The aim of this thesis was then to develop a methodology for reconstructing indirectly Chl a profiles from light profiles, and that takes into account characteristics of this kind of data that naturally occur as functional data. For this, we adressed the profiles decomposition to rebuild or explanations on splines basis, as well as issues related adjustment. A functional linear model was used to predict Chl a profiles from light profiles derivatives. It was shown that the use of such a model provides a good quality of reconstruction to access high frequency variations of Chl a profiles at fine scale. Finally, a functional kriging interpolation predicted the Chl a concentration during night, as light measurements acquired at that time can't be exploited. In the future, the methodology aims to be applied to any type of functional data

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Lebeaupin, Brossier Cindy. "Étude du couplage océan-atmosphère associé aux épisodes de pluie intense en région méditérannéenne." Toulouse 3, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00248618.

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Abstract:

Les régions côtières du bassin méditerranéen sont soumises en automne à des évènements de pluie intense. La mer méditerranée constitue la principale source d'humidité et de chaleur pour ces évènements météorologiques extrêmes. Généralement, la masse d'air instable est transportée par un fort vent de basses couches de la mer vers les reliefs où la convection se déclenche pouvant stationner plusieurs heures au dessus de la même région, produisant de très forts cumuls de pluie localement et conduisant parfois à des crues destructrices. La sensibilité des ces épisodes extrêmes à la SST a tout d'abord été évaluée à l'aide de simulations atmosphériques à haute résolution avec le modèle MESO-NH, sur trois cas d'évènements fortement précipitants dans le Sud-Est de la France: les cas de l'Aude (12-13 novembre 1999), du Gard (8-9 septembre 2002) et de l'Hérault (3 décembre 2003). Différents champs de SST ont été utilisés (analyses obtenues par interpolation optimale des observations in-situ, SST satellite, augmentation ou diminution empirique de la SST). L'importance significative de la valeur moyenne de SST intégrée sous le jet de basses couches sur la convection en terme d'intensité et de localisation a ainsi été mise en évidence. Le rôle de la paramétrisation des flux de surface a ensuite été examiné en introduisant dans le schéma de surface SURFEX deux nouvelles paramétrisations ``bulk'' itératives : la paramétrisation ECUME basée sur une calibration multi-campagne des coefficients d'échanges et la paramétrisation COARE 3. 0. Sur les trois mêmes épisodes, les simulations utilisant ces deux nouvelles paramétrisations ``bulk'' itératives simulent des valeurs de stress et d'évaporation plus faibles que celles obtenues en utilisant la paramétrisation originale de MESO-NH (Louis, 1979). Enfin, une modélisation couplée océan-atmosphère a été mise en place entre le modèle MESO-NH et un modèle océanique 1D en équation d'énergie cinétique turbulente, afin d'évaluer sur les trois mêmes cas d'étude, l'impact des fortes précipitations et du fort stress associé sur la couche de mélange océanique et les rétroactions sur la convection atmosphérique. Les résultats montrent la robustesse du modèle océanique sous le forçage atmosphérique extrême imposé même en région côtière. La réponse océanique à courte échéance montre un fort approfondissement de la couche de mélange océanique sous le jet de basses couches et la formation locale de couches de mélange internes associées aux précipitations intenses. Ce type de réponse est particulièrement important pour la dynamique de l'océan superficiel ainsi que pour la couche limite atmosphérique
The Mediterranean coastal areas are prone to torrential rainfall in autumn. The Mediterranean Sea is the major source of heat and moisture for these extreme meteorological events. Generally, an unstable air mass is transported by a strong low-level wind from the sea towards mountainous regions. The convection is then triggered and could stay several hours over the same area, producing locally large rainfall totals and sometimes flood damages. The sensitivity of these extreme events to the sea surface conditions has been examined based on high-resolution atmospheric simulations (2-3 km) of three heavy rainfall events over Southern France: catastrophic events in Aude (12-13 November 1999), Gard (8-9 September 2002) and Hérault (3 December 2003). Various SST fields have been used in MESO-NH simulations (optimal interpolation of in-situ observations, satellite SST, empirical increase/decrease of SST). The significant impact on the atmospheric convection (intensity and location) of the overall SST value beneath the low-level jet has been highlighted. We also evaluated the sensitivity to the air-sea fluxes parameterizations by introducing in the MESO-NH surface scheme (SURFEX) two new iterative bulk sea surface parameterizations: the ECUME parameterization including a multi-campaign calibration of the exchange coefficients and the COARE 3. 0 algorithm. The main results are a strong decrease of the wind stress and of the evaporation simulated when the bulk iterative parameterizations are used instead of the original MESO-NH parameterization. As a third part of this study, an air-sea coupled modelling between the MESO-NH model and a 1D oceanic model in Turbulent Kinetic Energy equations was developed in order to study the impact of heavy precipitation and associated strong wind stress on the Mediterranean Sea mixed layer and the feedbacks on the atmospheric convection for the three same cases studied. The results show the oceanic model's robustness under these extreme atmospheric forcing imposed even in costal area. The short-range oceanic response obtained shows a strong deepening of the oceanic mixed layer under the low-level jet and the local formation of internal mixed layers associated with intense rainfall. This kind of response is particularly important for the dynamics of the oceanic mixed layer as for the atmospheric boundary layer

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Roger, Jean. "Tsunamis générés par des séismes au niveau de la zone de collision entre les plaques africaine et eurasienne : études de cas pour l'évaluation du risque tsunami en Méditerranée occidentale et Atlantique nord." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066050.

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Abstract:

L’objectif principal de cette thèse est d’approfondir les connaissances en terme d’aléa tsunami en Méditerranée occidental et Atlantique nord. Elle se concentre sur des tsunamis d’origine sismique qui présentent l’avantage d’être précédés d’un précurseur utile pour déclencher l’alerte, car pouvant être ressenti par la population : le séisme. Deux types d’études sont présentés. Elles ont été effectuées sur la base de recherches de documents historiques et/ou de dépôts sédimentaires, en utilisant ensuite la modélisation numérique mettant en application une méthode de calcul de propagation de tsunami par différences finies. La modélisation permet de produire des cartes de hauteur de vagues maximum attendues pour chaque scénario, proposer des temps d’arrivée, des limites de zones d’inondation et l’étude des phénomènes de résonance. Les premières études concernent l’impact tsunami que peuvent avoir des sources sismiques (paramètres de rupture) préalablement proposées par des études antérieures (le tsunami de 1755 aux Antilles, à Terre-Neuve et celui de Zemmouri de 2003 dans le sud de la France). Et les secondes correspondent à des études approfondies sur les sources, proposant des scénarios de rupture et donc de génération/propagation de tsunami calant au mieux les données observations d’ordre géologique (sismicité, mécanismes au foyer, données GPS, ruptures de surface, etc. ) et les données marégraphiques disponibles (hauteur de vagues, temps d’arrivée, périodes) et observations de terrains (limites et hauteur d’inondation, dégâts). Sur ce point les études ont porté sur les tsunamis de Jijel (1856), El Asnam (1980), Douvres (1580) et sur un évènement hors zone au Chili (2010).

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Swingedouw, Didier. "Origine et impact climatique d'un changement de circulation thermohaline au cours des prochains siècles dans le modèle IPSL-CM4." Paris 6, 2006. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00451249.

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Abstract:

La circulation thermohaline (THC) influe fortement sur le climat de l'Atlantique Nord. Le réchauffement climatique causé par les émissions anthropiques de CO2 risque d'altérer cette circulation océanique et donc le climat. Nous avons ici évalué ce risque grâce au modèle couplé tridimensionnel océan-atmosphère IPSL-CM4. Dans un premier temps nous avons résumé les principales théories concernant la THC. Nous avons ensuite validé la pertinence d'IPSL-CM4. L'analyse de simulations scénarios pour les siècles à venir a montré diminution significative de la THC dans ces simulations, qui est fortement amplifiée si la fonte du Groenland est prise en compte. L'analyse de divers scénarios prenant en compte ou non cette fonte des glaciers a aussi permis d'isoler de manière originale le rôle joué par les rétroactions de la THC. En dernier lieu, l'effet de la THC sur le climat a été quantifié. Il apparaît être plus faible que le réchauffement climatique, même localement sur l'Europe
The thermohaline circulation (THC) strongly influences the climate of the North Atlantic. The warming caused by the release of anthropic CO2 risks to affect this oceanic circulation and then the climate. We point here to evaluate this risk thanks to the tri-dimensional ocean-atmosphere IPSL-CM4 coupled model. In a first part we have done a survey of the principal theories concerning the THC. We have then validated the pertinence of IPSL-CM4 to lead our study. We have then analysed some scenario simulations for next centuries showing a significant diminution of the THC in those simulations, which is strongly magnified if the melting of Greenland is taken in account. The analysis of several scenarios taking into account or not this glacier melting has permitted to isolate in an original manner the role played by THC feedbacks. Last, the effect of the THC on the climate has been quantified in IPSL-CM4. It appears to be more slight that the global warming, even locally on Europe

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Somot, Samuel. "Modélisation climatique du bassin méditerranéen : variabilité et scénarios de changement climatique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00165252.

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Abstract:

Les flux air-mer, la convection profonde et la cyclogénèse sont étudiés en Méditerranée
grâce au développement d'un modèle régional couplé (AORCM). Il reproduit correctement
ces processus et permet de quantifier et d'étudier leur variabilité climatique. Le couplage
régional a un impact significatif sur le nombre de cyclogénèses intenses en hiver et sur
les flux et précipitations associés. Il simule une variabilité interannuelle plus faible qu'en
mode forcé pour les flux et la convection et permet de comprendre les rétroactions
qui la pilotent. L'impact régional d'un scénario climatique est analysé avec les modèles
non-couplés : le nombre de cyclogénèses diminue, les pluies associées augmentent au
printemps et en automne et diminuent en été. En outre, la Méditerranée se réchauffe,
se sale et sa circulation thermohaline s'affaiblit fortement. Cette thèse conclut de plus à
la nécessité des AORCMs pour étudier l'impact du changement climatique en Méditerranée.

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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation océan'

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