Fluctuations multi-échelles et extrêmes dans les séries temporelles biogéochimiques à moyen et long terme en milieu marin côtier

Multi-scales fluctuations and extremes in a short and a long term biogeochemical time series recorded in the coastal waters

• Auteur / Autrice : Sylvie Brizard Zongo
• Direction : François Schmitt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences, Ecologie, Paléontologie, Océanographie
• Date : Soutenance le 12/10/2010
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cours d'eau -- Débit

Valeurs extrêmes, Théorie des

Analyse multiéchelle

Fluctuations (physique)

Fourier, Analyse de

Turbulence

Courants de marée

Manche (mer)

Séries chronologiques

Biogéochimie

Mots clés libres

Mesures à haute fréquence

Biogeochemical time series

Résumé

Cette thèse porte sur l’étude de séries temporelles biogéochimiques à moyen et long terme, de façon à caractériser leurs fluctuations à de multiples échelles, et en particulier leurs extrêmes. Les données a proviennent en grande partie des programmes MAREL et SOMLIT. Le programme MAREL a été mis en œuvre par l’Ifremer et basé sur des mesures à haute fréquence. Le programme SOMLIT est un service d’observation labellisé depuis 1997 par l’INSU. Ces mesures sont effectuées tous les 15 jours, par prélèvement, en un point fixe dans les eaux côtières en Manche. Pour l’analyse de ces séries temporelles, les méthodes utilisées sont empruntées aux domaines de l’analyse numérique et de la turbulence. Cette étude est effectuée en 3 parties. Dans la première partie, l’analyse du spectre de Fourier a permis de mesurer l’influence du forçage physique sur la distribution des paramètres à haute fréquence. Dans la seconde partie, la comparaison entre des données SOMLIT et MAREL recueillies en des endroits très proches à Boulogne-sur-mer a pu montrer une complémentarité mais tout en mettant en évidence le caractère plus informatif du système MAREL. La comparaison entre deux sites distincts en Manche (orientale et occidentale) a permis de déceler les similitudes et les différences dans les teneurs des ratios (N/P/Si ;COP/Chla). Dans la troisième partie, on a pu mettre en évidence l’influence des événements extrêmes du débit de la Seine sur la distribution de certains paramètres biogéochimiques mesurés à Honfleur. Nous avons également mis en évidence dans le cadre de la DCE, l’influence de l’échelle d’étude sur les estimations de certaines métriques nécessaires à la définition du bon état écologique à partir des données issues de la haute fréquence.

This thesis focuses on the study of biogeochemical time series in order to characterize the dynamics of their fluctuations on a wide range of scales, and in particular their extremes. The databases analyzed here are mainly provided by the MAREL and SOMLIT programmes. The MAREL program is a network of automatic measuring devices monitoring coastal marine environments implemented by Ifremer. The SOMLIT is a French national program operated by INSU. The measurements are made once every two weeks on the fixed stations. In order to analyze these time series, methods have been borrowed from the fields of numerical analysis and turbulence. The study was conducted in three parts. In the first part, we consider the high frequency time series. The Fourier spectral analysis reveals the influence of physical forcing on the distribution of the parameters. The second part of the study compares SOMLIT and MAREL results recorded from sites near Boulogne-sur-mer. The comparison of the two measuring systems (manual and automatic) showed that while they are complementary, the automatic MAREL system is more informative. The probability density functions (pdfs) of some ratios reveal extreme values in their dynamics. These pdfs reveal in all cases a hyperbolic behavior in the tail probability of the ratios. In the third part, we consider the influence of extremes events of the Seine flow on the distribution of some biogeochemical parameters. This section is also concerned with the analysis of data at high frequency in order to estimate of water masses state in the English Channel within the context of the Water Framework Directive (WFD).