Letteratura scientifica selezionata sul tema "Modélisation des océans"

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

Résumé Nous examinons des résultats récents issus d’observations et de simulations numériques de la circulation générale et du climat de l’estuaire moyen et du golfe du Saint-Laurent. Nous focalisons cette étude sur l’intensité de la circulation estuarienne. L’approche méthodologique est présentée avec une emphase sur l’intégration, à l’aide de simulations numériques, des processus clés tels que le mélange turbulent associé aux marées à la tête du chenal Laurentien et les échanges atmosphère-océan dans l’ensemble de l’estuaire maritime et du golfe. Les simulations numériques permettent de suivre l’évolution de la circulation et du climat sur des périodes de quelques heures à plusieurs années. Nous examinons d’une part la variabilité tidale de la circulation à la tête du chenal Laurentien et dans l’estuaire moyen, illustrant l’importance des processus qui gouvernent largement la circulation estuarienne du Saint-Laurent. Ces principaux processus sont les instabilités dynamiques associées à l’étirement de marée et aux sauts hydrauliques internes aux abords des seuils. D’autre part, la contrainte du vent est dominante pour propulser les eaux douces vers l’océan Atlantique dans l’estuaire maritime et le golfe. À l’aide d’expériences de sensibilité, les effets sur la circulation de variations dans l’apport d’eau douce et dans l’intensité des vents sont isolés. Les résultats montrent que notre modèle du Saint-Laurent répond aux forçages externes à l’instar d’un estuaire classique à deux couches lors des périodes de forte stratification (printemps et été), c’est-à-dire lorsque l’apport en eau douce entraîne une intensification de la circulation de la couche intermédiaire froide du golfe vers le continent jusqu’à une profondeur d’environ 150 m. D’autre part, lors des périodes de plus faible stratification (automne et hiver), la contrainte du vent gouverne la circulation des couches d’eau profondes (plus de 150 m) vers le continent. Un excès dans l’apport d’eau douce inhibe partiellement leur ventilation, comme dans une mer marginale nordique. Ces résultats suggèrent qu’une diminution éventuelle de l’apport en eau douce du fleuve Saint-Laurent, associée au réchauffement climatique ou au développement, pourrait diminuer l’intensité de la circulation estuarienne au printemps et à l’été. Durant l’hiver, une diminution du débit pourrait favoriser l‘apport en eaux profondes du chenal Laurentien.

L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’estimation des concentrations du CO2 anthropique (CANT) et de l’acidification en Mer Méditerranée, ainsi que d’estimer les variations futures de cette acidification. Dans un premier temps, il est nécessaire d’étudier la formation et le devenir des masses d’eau en Méditerranée, ainsi que la distribution des paramètres hydrologiques (température, salinité, oxygène dissous) et du système des carbonates (alcalinité totale et carbone inorganique total) en se basant sur des données collectées durant la mission MedSeA, réalisée entre le 2 mai et le 2 juin 2013. Les masses d’eau ont été caractérisées et des régressions linéaires entre l’alcalinité totale et la salinité (AT-S) d’une part, et entre le carbone total inorganique et la salinité (CT-S) d’autre part, ont été établies pour chaque sous-bassin méditerranéen. De plus, le calcul des coefficients de mélange des masses d’eau dans les deux bassins méditerranéens principaux, permet d’étudier l’évolution des masses d’eau dans cette mer entre les années 2008 et 2013. Dans un deuxième temps, les concentrations du CANT sont estimées par l’approche TrOCA. Toutes les eaux méditerranéennes semblent contaminées par le CO2 anthropique avec des concentrations (entre 35,2 et 101,9 µmol kg-1 au dessous de 300 m) bien plus élevées que celles enregistrées dans les autres océans. Le CANT est donc, malheureusement, efficacement transféré de l’atmosphère vers les eaux méditerranéennes. En général, le bassin Oriental est moins contaminé par le CANT que le bassin Occidental. La variation d’acidification (ΔpHpréindustrielle-2013) en Mer Méditerranée varie de 0,055 à 0,156 unités de pH. Elle indique que toutes les eaux méditerranéennes sont déjà acidifiées, surtout celles du bassin Occidental où le ΔpH est rarement inférieur à 0,1 unité de pH. En se basant sur le scénario le plus optimiste de l’IPCC (B1, 2001), le modèle établi dans cette étude prédit en 2100 une augmentation de l’acidification égale à 0,5263 dans le bassin Oriental et 0,5571 dans le bassin Occidental. Avec le scénario le plus pessimiste d’IPCC (A1F1 ; 2001), on prévoit en 2100 une augmentation de ΔpH égale à 1,3998 et 1,4103 respectivement dans le bassin Oriental et le bassin Occidental. De plus, ce modèle indique que le niveau d’acidification est très rapide actuellement et aura tendance à augmenter d’une façon encore plus rapide dans quelques années. Bien que les deux bassins méditerranéens sont sursaturés respectivement en calcite et en aragonite, le bassin Occidental est caractérisé par des concentrations plus faibles en ions carbonates et des degrés de saturation inférieurs à ceux enregistrés dans l’autre bassin. Ceci indique qu’à long terme la diminution du pH pourrait influencer la dissolution des ions carbonates et ensuite l’activité biologique de plusieurs organismes marins, surtout les calcifiants
The objective of this thesis is to contribute in the estimation of the anthropogenic CO2 concentrations (CANT) and the acidification in the Mediterranean Sea, as well as to predict the future acidification variations. Firstly, it is necessary to study the distribution of the hydrological (Temperature, salinity, dissolved oxygen, apparent oxygen utilization) and the carbonate system (total alkalinity, total inorganic carbon) parameters based on the MedSeA cruise data, collected between the 2nd of May and the 2nd of June 2013. Then, the water masses have been characterized and linear regressions between the salinity and the carbonate system parameters (AT and CT) have been established for every single Mediterranean sub-basin, at all depths. Moreover, the calculation of water masses mixing coefficients in the two main basins of the Mediterranean Sea, allowed to study the evolution of its water masses between 2008 and 2013. Afterwards, the concentrations of the CANT were estimated via TrOCA approach. All Mediterranean waters are contaminated by the CANT with concentrations (between 35. 2 and 101. 9 µmol kg-1, below 300 m) pretty higher than those recorded for other oceanic areas. This fact indicates that the CANT is, unfortunately, efficiently transferred from the atmosphere to the Mediterranean waters. In general, the Oriental basin is less contaminated by the CANT than the Occidental one. In addition, the acidification variation (ΔpHpreindustriel-2013) in the Mediterranean Sea varies from 0. 055 to 0. 156 unity of pH. It shows that all the Mediterranean waters are already acidified, particularly those of the Occidental basin where the ΔpH is rarely below 0. 1 unity of pH. Based on the most optimistic IPCC scenario (B1, 2001), the established model in this study predicts an acidification increase of 0. 5263 and 0. 5571 for the Oriental and Occidental basins respectively by 2100. Whereas, it forecasts, with the most pessimistic IPCC scenario (A1F1 ; 2001), a ΔpH increase of 1. 3998 and 1. 4103 in the Oriental and Occidental sub-basins respectively, at the end of this century. Furthermore, this model indicates that the actual acidification level is very fast and it tends to increase more dramatically in the near future (few years). Although both Mediterranean basins are oversaturated with respect to calcite and aragonite, the Occidental basin is characterized by lower carbonate concentrations and saturation levels than the other basin. This observation demonstrates that at long time scale, the pH decrease may influence the carbonate ions dissolution and thus, the biological activity of many marine organisms, especially the calcareous ones

Ce travail de thèse porte sur une variable océanographique importante dans le suivi du climat : la température de surface des océans. Au niveau global, les observations de cette température sont fournies principalement par des radiomètres embarqués sur des satellites. Afin de traiter ce flux important de données, un traitement statistique s'impose dans le but de synthétiser l'information en des cartes globales et quotidiennes de notre variable d'intérêt. Pour ce faire, nous proposons un modèle linéaire de type espace-d'état avec des erreurs Gaussiennes. Nous commençons par présenter ce modèle sur des données issues de séries temporelles ayant un échantillonnage irrégulier. Suit un travail d'inférence avec la mise en place d'un schéma d'estimation des paramètres, basé sur la combinaison d'une méthode des moments et du maximum de vraisemblance au travers de l'algorithme EM et des probabilités de filtrage et lissage de Kalman. Nous appliquons enfin cette méthodologie pour estimer les variances d'erreurs et le paramètre de corrélation temporelle à tout l'océan Atlantique. Nous ajoutons ensuite la composante spatiale et proposons une structure d'ordre deux, séparable, basée sur le produit d'une covariance temporelle et d'une covariance spatiale ani- sotrope. Les paramètres de cette dernière sont estimés sur l'océan Atlantique à partir de techniques géostatistiques usuelles et forment un atlas pertinent pour les océanographes. Fi- nalement, nous montrons que l'apport de l'information spatiale augmente le pouvoir prédictif du modèle.

Ce travail de thèse porte sur une variable océanographique importante dans le suivi du climat : la température de surface des océans. Au niveau global, les observations de cette température sont fournies principalement par des radiomètres embarqués sur des satellites. Afin de traiter ce flux important de données, un traitement statistique s’impose dans le but de synthétiser l’information en des cartes globales et quotidiennes de notre variable d’intérêt. Pour ce faire, nous proposons un modèle linéaire de type espace-d’état avec des erreurs Gaussiennes. Nous commençons par présenter ce modèle sur des données issues de séries temporelles ayant un échantillonnage irrégulier. Suit un travail d’inférence avec la mise en place d’un schéma d’estimation des paramètres, basé sur la combinaison d’une méthode des moments et du maximum de vraisemblance au travers de l’algorithme EM et des probabilités de filtrage et lissage de Kalman. Nous appliquons enfin cette méthodologie pour estimer les variances d’erreurs et le paramètre de corrélation temporelle à tout l’océan Atlantique. Nous ajoutons ensuite la composante spatiale et proposons une structure d’ordre deux, séparable, basée sur le produit d’une covariance temporelle et d’une covariance spatiale anisotrope. Les paramètres de cette dernière sont estimés sur l’océan Atlantique à partir de techniques géostatistiques usuelles et forment un atlas pertinent pour les océanographes. Finalement, nous montrons que l’apport de l’information spatiale augmente le pouvoir prédictif du modèle
In this thesis, an important oceanographic variable for the monitoring of the climate is studied: the sea surface temperature. At the global level, this variable is observed along the ocean by several remote sensed sources. In order to treat all this information, statistical methods are used to summarize our variable of interest in global daily map. For that purpose, a state-space linear model with Gaussian error is suggested. We begin to introduce this model on data resulting from having an irregular sampling. Then, we work on the estimation of the parameters. This is based on the combination of the method of moments and the maximum likelihood estimates, with the study of the EM algorithm and the Kalman recursions. Finally, this methodology is applied to estimate the variance of errors and the temporal correlation parameter to the Atlantic ocean. We add the spatial component and propose a separable second order structure, based on the product of a temporal covariance and a spatial anisotropic covariance. According to usual geostatistical methods, the parameters of this covariance are estimated on the Atlantic ocean and form a relevant atlas for the oceanographers. Finally, we show that the contribution of the spatial information increases the predictive behaviour of the model

Durant les 2,6 derniers millions d'années (le Quaternaire), le climat de la Terre n'a cessé d'osciller entre un climat plus froid (période glaciaire) et un climat plus chaud (période interglaciaire). Pendant ces variations, appelées cycles glaciaires-interglaciaires, les carottes de glace venant d'Antarctique indiquent que les concentrations en CO2 dans l'atmosphère passent de valeurs faibles en période froide à des valeurs élevées en périodes chaudes. Cette évolution n'avait pour l'instant pas trouvé d'explication satisfaisante malgré de nombreuses hypothèses. Or comprendre les mécanismes à l'origine de ces variations est crucial pour connaître le système climatique et chercher à en anticiper les variations futures. A l'aide de modèles numériques de climat j'ai testé une nouvelle théorie basée sur une circulation océanique modifiée en période glaciaire. En période froide, alors que les calottes de glaces sont plus étendues, la formation de glace de mer devient plus importante. Celle-ci étant formée d'eau douce, le sel en excès est rejeté à la mer. De l'eau très salée et donc très dense est alors créée qui peut plonger dans l'océan profond. Le résultat en est un océan de fond plus dense en période glaciaire d'où un océan plus stratifié (fond dense et surface légère). Le mélange vertical est alors plus difficile et les échanges entre surface et fond sont réduits. Le fond de l'océan ainsi isolé constitue un réservoir important pouvant contenir le carbone qui n'est plus dans l'atmosphère. On peut ainsi expliquer la majorité de la baisse du CO2 atmosphérique en période glaciaire, ainsi que les changements de valeurs des isotopes du carbone dans l'océan et l'atmosphère.

L'accroissement de la précision des techniques de géodésie spatiale et d'astrométrie globale donnant accès à l'orientation terrestre et l'amélioration des systèmes de référence céleste et terrestre requièrent, pour un meilleur profit scientifique, de réaliser une modéli-sation plus précise de la rotation de la Terre. Dans ce but, l'Union Astronomique Internationale a recommandé en août 2000 une paramétrisation plus fine de la rotation terrestre. La première partie de cette thèse est consacrée à la mise en oeuvre des recommandations, dont l'entrée en vigueur était le 1er janvier 2003 et au calcul des modèles adaptés à la nouvelle représentation astrométrique basée sur l'Origine Non-Tournante~: coordonnées célestes du pôle intermédiaire (CIP) et quantité donnant la position de l'Origine Non-Tournante dans le repère céleste (CEO). Les calculs sont basés sur le nouveau modèle de précession-nutation IAU2000A et sur les récentes estimations des paramètres de raccordement des repères de référence (Capitaine, Chapront, Lambert & Wallace 2003, A&A). Une première modélisation de la quantité $s'$ donnant le déplacement de l'origine des longitudes dans le repère terrestre est également réalisée à partir du mouvement du pôle observé (Lambert & Bizouard 2002, A&A). Les couches fluides externes (atmosphère et océans) jouent un rôle majeur dans la partie non-prédictible de la rotation de la terre. Dans la seconde partie de cette thèse, un bilan de ces effets sur les paramètres d'orientation de la Terre est réalisé à partir des données météorologiques les plus récentes. Outre la contribution moyenne de l'atmosphère et de l'océan sur les périodes de temps couvertes par les séries, nous avons étudié la variabilité temporelle de l'excitation périodique et nous montrons sa forte corrélation avec les variations des amplitudes observées dans le mouvement du pôle et la longueur du jour. L'excitation des nutations par les couches fluides reste délicate à estimer en raison de la qualité médiocre des données météorologiques dans le domaine diurne, de l'ordre de grandeur très faible de ces effets et de la forte variabilité de l'excitation. Nous montrons aussi que le moment cinétique de l'atmosphère est affecté par le moment de force lunisolaire, donnant un effet sur la précession de la Terre solide dont la valeur est supérieure à la précision des observations actuelles (Bizouard & Lambert 2001, P&SS). Dans le cadre de l'implémentation du modèle de précession-nutation IAU2000A, il est devenu nécessaire de considérer tous les effets sur l'orientation terrestre dont les amplitudes atteignent quelques dizaines de microsecondes d'arc. Parmi eux, il y a ceux provoqués sur les nutations par les variations de l'ellipticité dynamique de la Terre. Ces dernières induisent, par conservation du moment cinétique de la Terre solide, des changements dans la vitesse de rotation et sont déjà prises en compte dans le Temps Universel (UT1). Elles sont modélisées pour des modèles de Terre plus ou moins raffinés. L'effet de telles variations sur les nutations a été évalué plus récemment sous plusieurs approches présentant des résultats disparates. Dans la troisième partie de cette thèse, nous élucidons les différences et nous déterminons un modèle exhaustif pour une Terre réelle permettant de corriger les angles de nutation (Lambert & Capitaine 2004, A&A).

Le climat dépend fortement de l’état global de l’océan. La simulation numérique reste le seul moyen de prévoir le système océan-atmosphère et d’évaluer ses états futurs afin d’établir des prévisions fiables des évolutions météorologiques et climatologiques. Les simulations à grande échelle constituent le principaux outils d’étude de l’océan et de l’atmosphère, dans mesure où les simulations à haute résolution restent confinées à de petits domaines géographiques ou à de courtes périodes d’intégration. L’interdépendance complexe des dynamiques à méso-échelle et sous-méso-échelle est cependant perdue dans les simulations qui ne résolvent pas les échelles inférieures au rayon de déformation de Rossby; celles-ci doivent donc être paramétrées. La plupart des défis associés à la dynamique des fluides (dans toutes ses connotations) découlent de la représentation de ces effets à l’aide d’un schéma de fermeture efficace. Une nouvelle famille d’approches consiste à incorporer des perturbations et des composantes de bruit dans la dynamique. L’objectif est d’enrichir la variabilité et de paramétrer les processus sous-maille, la turbulence, l’incertitude des valeurs limites et de tenir compte des erreurs numériques et de discrétisation, tout en respectant les principes physiques de la dynamique des fluides
The global climate is strongly dependent on the global Ocean state. Numerical simulation remains the only way to forecast the Ocean-Atmosphere system and assess future states to make reliable meteorological and climatological hazard forecasts. The primary tool for the investigation of the Ocean and the Atmosphere are large-scale simulations, while high resolution simulations remains confined to small geographical domains or short integration periods. The complex interdependence of mesoscale and submesoscale dynamics is, however, lost in simulations that do not resolve scales below the Rossby radius of deformation, and thus must be parametrized. Most of the challenges of fluid dynamics (in all its connotations) arise from the representation of these effects with an efficient closure scheme. A novel research trend involves incorporating perturbations and noise components into the dynamics. The goal is to enrich the variability and parametrize subgrid processes, turbulence, boundary value uncertainty and account for numerical and discretizarion errors

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

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

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