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)

Remote sensing image Analysis and IT tools development for modeling the transfer of CO2 in the air-sea interface in the sub-Antarctic and Antarctic regions (Australian sector)

• Auteur / Autrice : Mohamed Benallal
• Direction : Franck Touratier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 19/09/2016
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : Energie et Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : ESPACE-DEV : institut de modélisation et d'analyses en géo-environnement et santé (Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR 228 Espace-Dev- Espace pour le développement
• Jury : Président / Présidente : Nadine Le Bris
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nadine Le Bris, Katerina Souvermezoglou, Catherine Goyet, Marie-Claude Simon-El Jai, Nathalie Lefevre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nadine Le Bris, Katerina Souvermezoglou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chlorophylle

Salinité

Mer -- Température

Imagerie satellitaire

Cycle du carbone

Mots clés libres

Algorithme

Modélisation

Flux CO2

Océan austral

Algorithm

Modeling

Ocean southern

Résumé

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.