Circulation submésoéchelle et comportements des prédateurs marins supérieurs : apport de l'analyse multi-échelles et multi-capteurs

Submesoscale circulation and top marine predator behaviors : contribution of multiscales and multisensors analyses

• Auteur / Autrice : Joël Sudre
• Direction : Véronique Garçon, Hussein Yahia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique, traitement du signal, comportement animal
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mammifères marins

Circulation océanique

Mots clés libres

Circulation à mésoéchelle et submésoéchelle

Formulation microcanonique

Courants de surface

Cascade multiplicative

Dynamique océanique

Imagerie satellitaire

Exposant de singularité

Résumé

L'océan est le siège de mouvements complexes à toutes échelles spatiales et temporelles. Au sein d'une circulation moyenne et globale existe une circulation secondaire peuplée de fronts, de méandres, de jets étroits, de tourbillons, que l'on nomme circulation à mésoéchelle. L'observation spatiale permet une description et une évaluation synoptique de cette dynamique à mésoéchelle au moyen de l'altimétrie et la diffusiométrie. Cette évaluation a été le premier objectif de cette thèse et a permis de développer un produit distribué à la communauté scientifique internationale : le produit GEKCO. Cependant la description des processus submésoéchelle à plus fine résolution nécessite l'utilisation de données à super-résolution (couleur de l'eau, température de surface) qui ont la possibilité de représenter toute la complexité d'un océan en régime de turbulence pleinement développée. Une méthode à la croisée de l'océanographie physique et de la "science de la complexité" utilisant la formulation microcanonique de la cascade multiplicative, le produit GEKCO et des images de température de la mer, a fait l'objet de la seconde partie de ce manuscrit. La dynamique océanique étant la clef de voûte de tout le monde marin du vivant, la dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'impact de la circulation à mésoéchelle et à submésoéchelle sur la chaîne trophique marine en se focalisant sur ses deux extrémités. L'étude de la circulation à submésoéchelle a permis de montrer qu'elle joue un rôle prépondérant pour la biomasse marine ; un rôle d'activateur en océan ouvert et un rôle d'inhibiteur dans les systèmes d'upwelling de bord Est. Différentes études sur les trajets de prédateurs marins supérieurs ont démontré la nécessité de prendre en compte la dynamique océanique pour interpréter leur comportement de navigation.

The ocean is governed by complex movements at all spatio-temporal scales. Within an mean and global circulation exists a secondary circulation inhabited by fronts, meanders, narrow jets, eddies, named mesoscale circulation. Observation with satellites allows a description and a synoptic evaluation of this dynamics at mesoscale by using altimetric and scatterometric data. This evaluation was the first objective of the thesis and allowed to develop a product distributed to the international scientific community : the GEKCO product. However, the description of submesoscale processes at finer resolution requires the use of super-resolution data (like ocean color or sea surface temperature) which have the ability to represent all the complexity of an ocean in fully developed turbulence. A method between physical oceanography and "science of the complexity" using the microcanonical formulation of the multiplicative cascade, the GEKCO product and sea surface temperature images was the topic of the second part of this manuscript. The ocean dynamics being the keystone of all marine ecosystems, the last part of this thesis was dedicated to the meso and submesoscale impact of the ocean dynamics to the trophic chain by focusing on its two extremities. Study of the flow at submesoscale allowed to show that it plays a preponderant role on the marine biomass ; role of activator in open ocean and role of inhibitor in the east boundary upwelling systems. Various studies on top marine predator paths demonstrated the necessity of taking into account the ocean dynamics to interpret their navigational behavior.