Caractérisation de la marée interne : perspectives Eulérienne et Lagrangienne

Characterization of internal tides in Eulerian and Lagrangian perspectives

• Auteur / Autrice : Zoé Caspar-Cohen
• Direction : Xavier Carton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique et environnement
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Marie Treguier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Carton, Anne-Marie Treguier, Chantal Staquet, Pascale Bouruet-Aubertot, Aurélien Ponte, Edward Zaron, Antoine Venaille
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Chantal Staquet, Pascale Bouruet-Aubertot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Marées internes

Mots clés libres

Marée interne

Observations de surface

Incohérence

Modèles numériques

Internal tide

Surface observations

Incoherence

Numerical models

Résumé

L’importance de l’étude et de la caractérisation des ondes de marée interne a été mise en évidence, notamment dans le contexte de l’émergence imminente de l’altimétrie satellite à larges fauchées. Ces observations représentent une avancée majeure pour l’observation de la variabilité océanique mais introduisent également certains défis et parmi eux, celui de la séparation des signaux associés à la marée interne et à l’écoulement lent. De meilleures connaissances et caractérisation de la marée interne sont donc primordiales. En cela, les bouées dérivantes de surface offrent, grâce à leur haute résolution temporelle, des perspectives intéressantes. Dans cette thèse, j’aborde la problématique de la caractérisation de la marée interne dans ce type de données en estimant puis comparant l’énergie et les temps d’incohérence associés à la marée interne dans des repères Eulérien et Lagrangien. L’étude est menée d’abord dans une configuration idéalisée où seuls un jet turbulent et une onde interne monochromatique sont simulés, puis dans une configuration globale réaliste à haute résolution. Bien que, dans une configuration idéalisée, des niveaux d’énergie similaires soient trouvés dans les deux repères, cette étude met en lumière un mécanisme dit d’incohérence apparente. Ce mécanisme se manifeste par un raccourcissement des échelles de temps d’incohérence dans le repère Lagrangien et a une incidence sur l’extraction du signal de marée interne à partir de données Lagrangiennes dans une configuration réaliste. Cette déformation du signal dans la perspective Lagrangienne a été décrite théoriquement. Cette prédiction peut alors mener vers la correction des biais introduits dans la perspective Lagrangienne.

The importance of the study and characterization of internal tide has been highlighted in the context of the future wide swath satellite altimetry data. These observations represent a major step forward for the observation of ocean variability but also introduce some challenges, and among them the separation of signals associated with internal tide and low frequency motions. Better knowledge and characterization of the internal tide are therefore essential. To this end, surface drifters offer, thanks to their high temporal resolution, an interesting change of perspective. In this thesis, I address the problem of characterizing the internal tide in this type of data by estimating and comparing the energy and the incoherence timescale associated with the internal tide in Eulerian and Lagrangian frames of reference. The study is carried out first in an idealized configuration where only a turbulent jet and monochromatic mode-1 internal waves are simulated, then in a high resolution global simulation, LLC4320. Although similar energy levels are found in both frameworks, in an idealized configuration, this study highlights a mechanism we called ''apparent incoherence''. This mechanism manifests itself by a shortening of the incoherence time scales in the Lagrangian framework and affects the extraction of the internal tide signal from Lagrangian data in a realistic configuration. This distortion of the signal in the Lagrangian perspective may however be described theoretically. This theoretical prediction of the biases introduced by the Lagrangian perspective can then lead to their correction or at least an identification of the ocean areas where significant biases are expected.