Analyse de mise à l'échelle et de couplage de la vitesse du vent et de la hauteur des vagues à l'aide de CFOSAT et d'autres satellites

Scaling and coupling analysis of wind speed and wave height using CFOSAT and other satellites

• Auteur / Autrice : Yang Gao
• Direction : François Schmitt, Yongxiang Huang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agricoles et écologiques. Sciences de la mer - Océanographie Physique
• Date : Soutenance le 27/02/2023
• Etablissement(s) : Littoral en cotutelle avec Xiamen university (Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG) - Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences / LOG
• Partenaire(s) de recherche : Financeur : Hauts-de-France. Conseil régional - Centre national d'études spatiales (France)
• Jury : Président / Présidente : Alexei Sentchev
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Claire Bennis, Zhou Sheng-Qi, Jianyu Hu, Enrico Calzavarini, Lipo Wang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne-Claire Bennis, Zhou Sheng-Qi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Satellites artificiels dans les sciences de la Terre

Vagues

Interaction mer-atmosphère

Mots clés libres

CFOSAT

Analyse de mise à l'échelle

Flux d’énergie

Relations vent-Vague

Interactions air-Mer

CFOSAT

Scaling analysis

Energy flux

Wind-Wave relations

Air-Sea interactions

Résumé

Le satellite océanographique Chine-France (CFOSAT) a été lancé en octobre 2018 dans le cadre d'une collaboration entre les agences spatiales chinoise et française. Il fournit des observations simultanées du vent et des vagues pour l'étude des interactions air-mer. Sur la base de ces données, cette étude développe trois nouvelles méthodes : 1) Pour les données de discontinuité induites par des facteurs tels que les terrains ou de mauvaises mesures, un algorithme amélioré de spectre de puissance de Fourier est proposé basé sur le théorème de Wiener-Kinchine. Ensuite, les spectres du vent et des vagues le long de la trajectoire du satellite sont estimés pour étudier les caractéristiques d'échelle à échelle de 100 à 3000 km. 2) Nous cherchons à améliorer la technique de l'espace-filtre pour traiter les données de vent qui contiennent des lacunes et obtenir les caractéristiques des flux d'énergie et d'enstrophie des mouvements atmosphériques à l'échelle de 12,5 à 500 km/ 3) Nous proposons une méthode d'identification de la houle basée sur la probabilité sans les données du spectre des vagues, et établissons un modèle unifié de loi de puissance vent-vague. Les résultats obtenus dans cette thèse contribuent à enrichir les connaissances fondamentales sur les processus de surface des océans.

The China-France Oceanography Satellite (CFOSAT) was lunched in october 2018 as a collaboration between Chinese and French space agencies. It provides simultaneous observations of wind and waves for the study of air-sea interactions. Based on these data, this study develops three new methods : 1) For the discontinuity data induced by factors such as lands or bad measurements, an improved Fourier power spectrum algorithm is proposed based on the Wiener-Khinchine theorem. Then the spectra for satellite along-track wind and waves are estimated to study the scaling features at the scale of 100-3,000 km. 2) We seek to improve the filter-space-technique to process the wind data which contain gaps, and obtain the features for energy and enstrophy fluxes of the atmospheric movements at the scale of 12.5- 500 km. 3) We propose a probability-based swell identification method without the wave spectrum data, and establish a unified wind-wave power-law relationship model. The results obtained in this thesis contribute to enrich the fundamental knowledge of ocean surface processes.