Marées internes autour de la Nouvelle-Calédonie : Une contribution à la mission satellite SWOT à partir des observations in situ de la campagne SWOTALIS et de simulations numériques à haute résolution

Date de début: 01 Octobre 2023

Date limite de candidature: La date limite de candidature à l’école doctorale est le 12 mai 2023 à minuit, mais les candidats sont encouragés à contacter le directeur de thèse dès que possible.

Directeur de thèse: Lionel Gourdeau

Financement: Concours pour un contrat doctoral

Résumé

Le satellite SWOT a été lancé le 16 décembre 2022. Il inaugure une nouvelle génération d’altimètre basée sur la technique de l’interférométrie radar pour observer la hauteur de la surface de la mer (SSH) en deux dimensions à des échelles non résolues par l’altimétrie conventionnelle (~> 15 km). Ces observations sont destinées à faire progresser l’observation et la compréhension de la cascade d’énergie entre la petite et la grande échelle océanique. Les fines échelles observées par SWOT conjuguent à la fois la dynamique méso et sous mésoéchelle qui se traduit par des tourbillons et des filaments ainsi que les ondes internes de gravité dont la marée interne est une constituante majeure.
Ces deux dynamiques sont particulièrement actives dans la région au Sud de la Nouvelle Calédonie traversée par une fauchée SWOT lors de son orbite de cal/val à 1 jour. La campagne en mer SWOTALIS est prévue pour les mois de mars et avril 2023 dans cette région afin d’observer in situ les ondes internes et leur modulation associée au champ mésochelle et de documenter leurs signatures en niveau de la mer. Cette campagne effectuée dans un cadre international (programme SWOTAdac) est cruciale pour appréhender l’observabilité des mesures SWOT. Cette campagne est le volet in situ du projet SWOTropics (2020-2024). Un autre volet important de ce projet concerne la modélisation numérique avec des simulations numériques régionales à très haute résolution (1/60°) dans des configurations avec ou sans marée. L’analyse de ces simulations a permis de décrire les caractéristiques de la marée interne dans la région ainsi que d’étudier le rôle de la marée dans les cascades d’énergie.

Avec le lancement réussi de SWOT et les premières données disponibles dès septembre 2023, avec les observations de la campagne obtenues, le projet SWOTropics rentre dans une nouvelle ère afin de valoriser toutes ces observations. Les observations de la campagne SWOTALIS sont nombreuses et variées. Un premier jeu de donnée est associé à des mesures de mouillage afin de documenter la structure verticale, la variabilité temporelle et le cycle de vie des ondes internes de marée. Un second jeu de données concerne des mesures de turbulence afin d’accéder au mélange induit par les ondes internes lors du cycle de marée, un troisième jeu de données correspond à des mesures en continu sous la fauchée SWOT sur les 600 premiers mètres de l’océan afin de faire le lien entre la mesure SWOT de surface et la structure interne de l’océan. Ces mesures hydrologiques sont complétées par des données GNSS de hauteur de la mer in situ concomitantes aux données hydrologiques et aux données SWOT.

L’objectif de la thèse vise à décrire et analyser le champ d’ondes interne sous la fauchée SWOT et leur signature en hauteur de mer à partir des observations de la campagne tout en tirant parti des analyses des simulations numériques. Si les ondes internes sont principalement générées dans notre zone d’étude, une partie de l’énergie de ces ondes est dissipée localement pendant qu’une autre partie se propage et interagit avec la circulation modifiant leurs caractéristiques. Un focus sera fait autour de la dissipation pour comprendre où et comment l’énergie de la marée interne se dissipe dans la zone en lien avec la bathymétrie complexe constituée de monts sous-marins et de la barrière récifale du lagon Calédonien. Un second focus concernera la signature incohérente des ondes internes (leur variabilité) afin de comprendre les processus en jeu : variabilité des sources de génération, interactions onde-onde, interactions ondes/méso-sousmésoméchelle… Un focus final est sur l’observabilité SWOT dans la région en déterminant la signature en hauteur de mer des signaux observés, leurs variabilités, et la correction potentielle qui peut être appliquée.
Des données synthétiques, générées à partir des simulations numériques, aideront à interpréter la capacité du jeu d’observation à décrire la dynamique des ondes internes lors de la campagne SWOTALIS. Cette thèse s’insèrera dans le nouveau projet qui sera soumis au prochain AO de la ST SWOT (2024) et bénéficiera de toute la dynamique au niveau international autour de la mission SWOT.

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