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Reconstruction de la cinématique de l’océan superficiel par synthèse d’observations spatiales directes et indirectes des courants océaniques de surface

Description

Les techniques d'interférométrie SAR et de diffusiométrie Doppler ont atteint un niveau de maturité qui permet d’envisager des missions d’observations dédiées à la mesure des courants océaniques de surface (Chapron et al. 2005; Shutler et al. 2016, Rodiguez et al. 2018). Plusieurs concepts de mission ont ainsi récemment été proposés, avec en particulier une mission européenne (SKIM, Ardhuin et al. 2018) et une mission américaine (WaCM, Bourrassa et al. 2016). Dans les deux cas, ces missions pourraient permettre d’observer les courants océaniques de surface à des échelles ~50km avec une revisite ~5 jours et une précision ~10cm/s. En combinaison avec d’autres capteurs (altimétrie nadir et à large fauchée, imageurs), ces nouvelles données sont susceptibles de nous permettre d’observer directement, ou d’estimer par méthodes inverses, la dynamique océanique de méso-échelle dans les couches de surface de l’océan.

L’estimation des courants océaniques de surface ouvre une large gamme d’applications scientifiques et opérationnelles (Dohan et al. 2010). Elle permettra de mieux comprendre les processus de transports et de dérive de polluants ou d’espèces biogéochimiques, en particulier par approche lagrangienne; c’est également une source d’information clé pour l’évaluation et l’amélioration des modèles de circulation océaniques ainsi que des systèmes de prévision opérationnelle. La reconstruction de la cinématique de l’océan superficiel permettra également de mieux cartographier les échanges d’énergie inter-échelles qui contrôlent la circulation océanique à méso-échelle et de mieux contraindre les estimations des échanges verticaux entre océan de surface et océan intérieur.

Toutefois plusieurs questions fondamentales se posent pour la combinaison des différentes sources d’informations sur les courants océaniques de surface. L’altimétrie renseigne sur les courants géostrophiques proches de la surface ; les imageurs renseignent sur le courant impliqué dans le transport de traceurs intégré sur une certaine épaisseur ; les futures mesures directes de courant surface renseigneront quant à elles sur les courants dans le premier mètre sous la surface. Ces sources d’information sont ainsi différemment affectées par la circulation liée aux tourbillons, à la dérive d’Ekman, aux oscillations inertielles et aux ondes internes. Ceci est d’autant plus marqué que leurs caractéristiques d’échantillonnage spatial et temporel diffèrent, posant ainsi des problèmes d’aliasing spécifiques à chaque capteur. Il existe donc une forme d'ambiguïté quant à la nature et la représentativité des courants qui pourront être estimés par la combination de ces multiples sources d’information.

Dans le cadre de cette thèse, on se propose d’examiner la problématique de l’inversion multicapteur des courants océaniques de surface. Les travaux s’appuieront sur les simulations réalistes à haute résolution de l’équipe MEOM et d’Ocean Next (notamment les simulations NATL60 avec marée interne) ainsi que sur les travaux préliminaires de l’équipe MEOM sur ces questions (Duran Moro et al. 2017; Fresnay et al, 2018). Une première phase du travail portera sur la caractérisation du lien statistique et dynamique existant entre les différentes composantes des courants de surface. Une deuxième phase portera sur le développement d’approches de reconstruction des champs de courants de surface, prenant explicitement en compte la nature du lien statistique et dynamique entre les informations issues des différents capteurs ainsi que leurs incertitudes respectives. Les performances de ces approches seront ensuite évaluées sur des applications liées à l’estimation de trajectoires lagrangiennes. Les travaux seront menés en lien avec les projets OST-ST MOMOMS, ANR BOOST-SWOT et SWOT SDT de l’équipe MEOM de l’IGE. Les résultats pourront être valorisés dans le cadre de l’assimilation des mesures de courants de surface dans les systèmes opérationnels, ou en préparation de produits synthétiques de type L4.

Le détail des activités scientifiques proposées sera ajusté en fonction de la sélection ou non de la mission SKIM dans le cadre du call Earth Explorer 9 de l’ESA en juillet 2019.

Profil

Le (la) candidat(e) recherché aura suivi une formation théorique solide en dynamique des fluides géophysiques, en océanographie ou en mathématiques appliquées et fera preuve d’un intérêt marqué pour la télédétection spatiale. Des connaissances en méthodes inverses, en assimilation de données ou en sciences de la donnée constitueront un avantage supplémentaire. Il (Elle) sera conduit(e) à prendre des initiatives originales et à interagir dans un environnement scientifique international.

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : IGE, Grenoble
Directeur(rice) de thèse/recherche : BRASSEUR Pierre
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : Pierre.Brasseur@univ-grenoble-alpes.fr
Responsable Cnes de l'offre : LIFERMANN Anne

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019.

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