Thèse soutenue

Simulation du métabolisme de la Seine par assimilation de données en continu

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Auteur / Autrice : Shuaitao Wang
Direction : Nicolas FlipoThomas Romary
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences et géoingénierie
Date : Soutenance le 06/09/2019
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne)
Etablissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Josette Garnier
Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Flipo, Thomas Romary, Jean-Marie Mouchel, Sabine Simeoni-Sauvage, Vincent Rocher
Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Monbet, Peter A. Vanrolleghem

Résumé

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Cette thèse a pour objectif d'implémenter un schéma d'assimilation de données dans le modèle hydro-biogéochimique ProSe, afin d’assimiler les mesures en continu d’oxygène dissous de la colonne d’eau et de déterminer l’évolution temporelle des propriétés physiologiques des communautés vivantes. Dans un premier temps, une nouvelle version parallélisée de ProSe, ProSe-P, est développée en couplant les librairies hydraulique, de transport et biogéochimique (C-RIVE). Dans un deuxième temps, une analyse de sensibilité du module C-RIVE permet d'identifier un nombre restreint de paramètres influençant fortement les concentrations en oxygène dissous. Basé sur cette sélection, un algorithme de filtrage particulaire est implémenté afin d'assimiler séquentiellement les données haute fréquence d'oxygène dissous. Le couple ProSe-P-filtre particulaire, ProSe-PA, est ensuite appliqué sur un cas synthétique afin d'identifier les paramètres numériques pertinents et de valider l'efficacité du filtre particulaire pour les modèles de qualité de l'eau en rivière. Enfin, les mesures en continu d'O2 dissous de l'année 2011 en Seine sont assimilées par ProSe-PA. Les résultats montrent que ProSe-PA améliore significativement la simulation des concentrations en oxygène dissous, notamment les dynamiques alguales et les chutes d'oxygène pendant les périodes de crise. L'application aux données réelles révèle cependant les limites de l'approche développée, notamment la sensibilité aux conditions aux limites. Plusieurs pistes sont proposées afin d'améliorer les performances de ProSe-PA.