Contrôle du courant Nord Méditerranéen dans le golfe du Lion : une approche par simulation du système d’observation, Control of the North mediterranean current in the Gulf of Lions with an observing system simulation experiment

Aurélie Duchez

Description

Sous la direction de Jacques Verron
Thèse soutenue le 11 janvier 2011: Toulon
La circulation du golfe du Lion est influencée par un forçage atmosphérique intense et le Courant Nord Méditerranéen (CNM). Une configuration au 1/16° a été utilisée pour modéliser la dynamique complexe de cette région, mais ne permet pas de modéliser correctement le CNM. Nous avons utilisé la méthode d’assimilation du filtre SEEK afin de combiner l’information contenue dans ce modèle et celle provenant d’observations synthétiques altimétriques (de type SARAL-AltiKa) et in situ, extraites d’une configuration réaliste du golfe du Lion au 1/64°. Afin d’évaluer la qualité des résultats, des diagnostics statistiques et physiques ont été établis et témoignent d’une bonne qualité de l’expérience. On a ainsi montré une amélioration des caractéristiques du CNM en surface et en profondeur, de son activité mésoéchelle et permis l’intrusion de branches de recirculation sur le plateau. Une meilleure représentation de ce courant a permis d’améliorer la quantité des échanges côte-large de même que la caractéristique des eaux du plateau, ce qui a permis la formation d’eaux denses hivernales, leur convection puis leur cascading le long du talus. L’assimilation a aussi amélioré les caractéristiques du panache du Rhône. On a ainsi montré que l’assimilation de nouvelles formes d’observations dans les systèmes opérationnels permettra de contrôler des processus plus fins et proches des côtes, non contrôlés par les systèmes d’observations actuels.
-Assimilation de données
-Filtre seek
-OSSEs
-Satellite Saral-Altika
-Courant nord méditerranéen
Ocean circulation in the Gulf of Lions is both influenced by intense atmospheric forcings and the North Mediterranean Current (NMC). A 1/16◦ configuration of the Gulf of Lions has been used to represent the complex dynamics of this area but does not allow a correct modeling of the NMC. We have used the SEEK filter data assimilation method to combine the information contained in the model and the one coming from synthetic in situ and altimetric observations (from SARAL-AltiKa altimeter). Those observations have been extracted from a realist 1/64◦ configuration of the Gulf of Lions. To assess the quality of results, statistical and physical diagnostics have been developed and show a good quality of the experiment. Thanks to a better representation of this current at the surface and at depth as well as its mesoscale activity, we have managed to improve the quantity of cross shelf exchanges. Consequently, we have managed to improve shelf water characteristics, which have thus allowed the formation of dense waters in winter, their convection and cascading over the shelf break. Rhône river plume characteristics have also been improved thanks to data assimilation. We have finally shown that assimilating those new kinds of observations in operational systems should allow the control of small scale processes closed to the coast that are not controlled with present observational systems
-Data assimilation
-Seek filter
-SARAL-Altika satellite
-North mediterranean curent
Source: http://www.theses.fr/2011TOUL0005/document

Sujets

• Assimilation de données

Informations

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• Poids de l'ouvrage: 24 Mo

Extrait

THESE
pr´esent´ee par
Aur´elie DUCHEZ
pour obtenir le titre de DOCTEUR
de l’UNIVERSITE DU SUD TOULON VAR
(Arrˆet´e minist´eriel du 7 aouˆt 2006)
Sp´ecialit´e : Sciences de la Terre et de l’Univers
Contrˆole du courant Nord M´editerran´een dans le golfe du
Lion : une approche par simulation
du syst`eme d’observation
Soutenue le 11 janvier 2011
Composition du jury :
M. Philippe FRAUNIE Pr´esident du jury
Mme. Anne PETRENKO Rapporteur
M. Didier AUROUX Rapporteur
Mme. Karine BERANGER Examinatrice
M. Jacques VERRON Directeur de th`ese
M. Yann OURMIERES Co-encadrant de th`ese
Th`ese pr´epar´ee au sein du Laboratoire des Ecoulements G´eophysiques et Industriels
´equipe de Mod´elisation des Ecoulements Oc´eaniques Multi-´echelles
tel-00627365, version 1 - 29 Sep 2011tel-00627365, version 1 - 29 Sep 2011Remerciements
Alors que les derni`eres pages de ce manuscrit sont maintenant achev´ees, il me reste
maintenant `a r´ediger une partie tr`es importante a` mes yeux : celle des remerciements.
Cette th`ese est en effet le fruit d’un travail personnel, mais aussi de nombreuses collabo-
rations et a puˆetre r´ealis´ee graˆce au soutien de nombreuses personnes dont cette page fait
l’objet.
Toutd’abordjesouhaitedireungrandmercia`JacquesVerron,mondirecteurdeth`ese,
pour son aide pr´ecieuse et son engagement continuel. Je tiens `a te remercier, Jacques,
d’avoir fait ton possible d`es le d´epart pour me trouver un financement. Merci d’avoir
toujours ´et´e pr´esent et disponible afin de r´epondre a` mes nombreuses interrogations et
m’avoir guid´e avec tact et patience tout au long de ma th`ese. Je te remercie aussi de
m’avoir permis de rendre ces trois ann´ees de th`ese riches en exp´eriences graˆce entre autre
`a ma participation a` l’´ecole d’´et´e GODAE `a Perth ou `a ma participation a` la campagne
oc´eanographiquePIRATA-FR19danslegolfedeGuin´ee.Cesexp´eriencesdiversesdemˆeme
que les libert´es scientifiques que tu m’as laiss´ees me permettent aujourd’hui d’avoir une
vision large du travail d’oc´eanographe... Je remercie aussi Yann, mon co-encadrant de
th`ese, qui a su se montrer efficace et m’aider graˆce `a de pr´ecieux conseils durant ma fin
de th`ese.
Je tiens aussi `a remercier les autres membres du jury : Philippe Frauni´e, d’avoir accept´e la
pr´esidence de mon jury, Anne Petrenko et Didier Auroux de m’avoir fait l’honneur d’ˆetre
mes rapporteurs et avoir lu avec autant d’attention ce long manuscrit. Mes remerciements
s’adressent aussi `a Karine B´eranger; je vous remercie tous sinc`erement pour l’int´erˆet que
vous avez port´e a` juger mon travail lors de ma soutenance.
Concernantmacampagneenmer,jesouhaiteremercierJacquesGrelet,responsablescien-
tifique de cette mission, qui a accept´e mon embarquement a` bord de l’Ant´ea, ainsi que
l’ensemble des scientifiques et membres de l’´equipage qui m’ont permis de d´ecouvrir la
vie d’un oc´eanographe « a` pieds mouill´es ». Durant cette campagne, je tiens a` remercier
particuli`erementmacompagnedecabineDominiqueLopez,sansquicettep´erip´etie`abord
de l’Ant´ea aurait sans doute ´et´e plus chaotique...
Originaire d’un cursus bien plus “matheux”, c’est tout d’abord Guillaume, puis Ber-
nard Barnier qui m’ont fait d´ecouvrir et m’ont permis de me passionner pour cette
science aux premiers abords si inaccessible, mais finalement tellement captivante qu’est
l’oc´eanographie... Je te remercie, Bernard, pour avoir accept´e de m’encadrer lors de mon
stage de Master 2 et m’avoir fait d´ecouvrir l’oc´eanographie au travers de l’´etude de l’anti-
cyclone de Zapiola. Merci pour ta patience et toutes ces heures pass´ees dans ton bureau a`
m’expliquer avec autant de passion la circulation de l’Atlantique Sud, ou celle du golfe du
Lion... Je tiens aussi `a remercier l’ensemble des permanents de l’´equipe MEOM qui ont
tous su s’impliquer activement `a un moment ou un autre, dans mon travail : merci `a Em-
manuel d’avoir accept´e d’ˆetre mon tuteur de monitorat, a` Julien, Achim, Thierry d’avoir
r´epondu pr´esents lorsque je les sollicitais. Je tiens aussi a` remercier Pierre Brasseur, pour
sesconseilsenassimilationdedonn´ees,ainsiquesaparticipation`adenombreusesr´eunions
concernant mon avancement de th`ese. Merci `a toi Josiane, pour avoir g´er´e avec moi ma
situation administrative particuli`erement complexe de th´esarde grenobloise ´etudiante a`
l’universit´e de Toulon... et pour ton aide quant a` l’organisation de mes missions. Du point
i
tel-00627365, version 1 - 29 Sep 2011devutechnique,jesouhaiteremerciergrandementJean-Marc,quiatoujours´et´edisponible
pour m’expliquer le fonctionnement de NEMO. Je souhaite aussi remercier grandement
notre cher “Wizard”, Jean-Michel, qui d´etient tous les petits secrets de SESAM de mˆeme
que toutes les subtilit´es du SEEK : merci Jean-Michel, d’avoir toujours r´epondu a` mes
“appels” (car les deux autres solutions qui s’offrent a` nous : “debug yourself” et “play
again”, ne sont la plupart du temps que peu fructueuses...). Merci aussi de m’avoir fait
part de toutes ces id´ees ou m’avoir donn´e ton point de vue “technique” sur celles que j’ai
pu avoir!
Pour continuer, je souhaite remercier l’ensemble des post-docs qui se sont succ´ed´es et qui
ont particip´es `a instaurer une ambiance conviviale durant ma th`ese : Laurent, Olivier, Na-
bil, Ma¨eva, Jan, Nicolas J., Emmanuel K. et plus particuli`erement le duo Cl´ement F.(alias
Fontanateur) - Rapha¨el (notre ing´enieur-geek-breton “du bas”) qui ont su instaurer du-
rant ces derniers mois une ambiance joviale et chaleureuse. En parlant du MEOM “d’en
bas”, je souhaite vivement remercier tous mes co-bureaux qui se sont succ´ed´es dans notre
bureau des th´esards : Cl´ement U., Pierre, Albanne, Ang´elique et ses longues conversations
“denanas”etsesbonsmacaronsauchocolat,MarionetsonamiPatateetenfinNico,mon
voisin de derri`ere : nos chamailleries me manqueront beaucoup... de mˆeme que M´elanie,
Carolina et la nouvelle g´en´eration de th´esard : Gildas, Natasha et Lucile. Merci aussi a`
Clothildepourcesnombreuxconseils“d’experte-golfe-du-Lion”.Cestroisderni`eresann´ees
d’´etude ont aussi ´et´e marqu´ees par mon monitorat qui m’a fait d´ecouvir les joies de l’en-
seignement sup´erieur : merci alors `a tous les membres organisateurs du CIES, qui m’ont
permis de faire des stages tr`es int´eressants, `a Jean Virieux, qui m’a permis de d´ecouvrir
le m´etier d’enseignant-chercheur “tout en douceur”, a` Jean-Philippe Matas et Benjamin
Cross pour leur aide pr´ecieuse et conseils p´edagogiques, ainsi que l’ensemble de mes´el`eves
qui, dans le fond, n’ont pas ´et´e si terribles...
Merci aussi a` tous mes amis grenoblois et a` toutes les jolies rencontres que j’ai pu faire
au cours de ces trois derni`eres ann´ees (pardon d’avance a` toutes les personnes que j’ai
oubli´e de mentionner) : Gwen, Rodolphe, Seb K., Nad`ege, Cahtee, Lauris, Max-Chilperick
(et c’est bien parce que tu me l’as demand´e... et aussi puisqu’il paraˆıt que “le soutien
moral : c¸a compte beaucoup”), and finally, thank you Tom (for all you brought me and
for my english)... J’aimerais finalement remercier tout ceux qui se sont int´eress´es, a` leur
mani`ere,`amontravaildeth`ese(:“aufait,c’estquoid´eja`tath`ese?”)etquiontsu´evaluer,
ˆ`a leur mani`ere, O combien l’oc´eanographie ´etait une science passionnante ( : “t’en as de
la chance... c¸a doit ˆetre chouette de travailler avec les dauphins!”)...
D’un point de vue plus personnel, je souhaite remercier de tout cœur J´er´emy : merci
pour ton soutien de jours en jours et ton aide, Dorine : tu as d´ecidemment ´et´e la reine-
organisatrice de mon pot!!, mon p`ere : merci d’avoir ´et´e la` pour moi, et pour finir ma
m`ere : sans toi maman, je n’aurais suˆrement pas fait cette th`ese; merci pour ton soutien
in´egalable depuis le d´ebut de ma scolarit´e...
ii
tel-00627365, version 1 - 29 Sep 2011Liste des acronymes
Acoustic Doppler Current ProfilerADCP :
Advanced Very High Resolution RadiometerAVHRR :
Atlantique WaterAW :
Commission Internationale pour l’Exploration ScientifiqueCIESM :
de la mer M´editerran´ee
CLImate VARiability and PredictabilityCLIVAR :
Centre National d’Etudes SpatialesCNES :
Courant Nord M´editerran´eenCNM :
Centre National de la Recherche ScientifiqueCNRS :
Conductivity Temperature DepthCTD :
Dietrich/Center for Air-Sea TecnhologyDieCAST:
Etude de la Circulation COti`ere en zone Provenc¸aleECCOP :
European Centre for Medium-Range Weather ForecastsECMWF :
ENhanced ocean data Assimilation and Climate predicTionENACT :
Environmental SatelliteENVISAT:
Empirical Orthogonal FunctionEOF :
European Remote-Sensing SatellitesERS :
European Spatial AgencyESA :
GEOdetic SATelliteGEOSAT:
Geosat Follow-OnGFO :
Gl