Analyses multi-échelles de séries temporelles de pCO2 océaniques et atmosphériques et de leur différence

Multi-scale analysis of pCO2 oceanic and atmospheric time series and of their difference

• Auteur / Autrice : Kévin Robache
• Direction : François Schmitt
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Mer : Océanographie physique
• Date : Inscription en doctorat le 06/09/2022
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Télédétection et hydrodynamique - TELHYD

Mots clés

Mots clés libres

Invariance d'échelle

Co2

Océanographie

Intermittence

Turbulence

Séries temporelles

Scale invariance

Oceanography

Intermittency

Turbulence

Time series

Co2

Résumé

Le rôle de l'océan dans l'absorption du CO2 atmosphérique, et donc la dynamique de la pression partielle de CO2 dans les eaux marines (pCO2w), sont des sujets d'actualité dans le domaine des sciences de l'environnement et du climat. La différence 〖∆pCO〗_2= pCO2w- pCO2a à partir de laquelle le flux de CO2 entre l'atmosphère et l'océan est calculé, est également une quantité importante à caractériser. Ces quantités sont fortement variables, dans l'espace et dans le temps, sur une grande gamme d'échelles, allant de la seconde et du mm aux grandes échelles. Ici nous considérons des séries temporelles, en point fixe, mesurées dans les zones côtières, de pCO2w et de ∆pCO2w. Ces quantités sont des scalaires chimiquement actifs, dont la dynamique est également fortement impactée par le transport turbulent. Des méthodes issues du domaine de la turbulence seront donc utilisées pour en caractériser la dynamique multi-échelle : analyse spectrale, densités de probabilité, intermittence. La méthode de décomposition modale empirique permettant de séparer une série temporelle en une somme des modes ayant chacun une échelle caractéristique, et une tendance, sera également appliquée à ces séries. Différents paramètres seront extraits (tendance, bruit résiduel, amplitude du mode annuel), dont les valeurs seront représentées spatialement. Ceci permettra une visualisation des évolutions spatiales de ces indicateurs de variabilité à différentes échelles. Cette thèse s'insère dans l'ANR CO2COAST.

The role of the ocean in the absorption of atmospheric CO2, and the dynamics of the partial pressure of CO2 in marine waters (pCO2w), are hot topics in the domain of environment and climate sciences. The difference 〖∆pCO〗_2= pCO2w- pCO2a which is used to estimate the CO2 flux between atmosphere and ocean, is also an important quantity to consider. These quantities are highly variable, in space and in time, over a large range of scales, from second and mm to large scales. Here we consider time series, recorded at fixed positions, in coastal zones, of pCO2w and ∆pCO2w. These are chemically active scalars, whose dynamics is also strongly influenced by turbulent transport. Methods from the domain of turbulence will thus by applied to characterize their multi-scale dynamics: spectral analysis, probability density, intermittency. The empirical mode decomposition algorithm, which can be used to separate a time series into a sum of modes, each one having a characteristic scale, and a trend, will also be applied. Several parameters will be extracted (trend, residual noise, amplitude of the annual mode) and their values will be plotted as spatial maps. This thesis is part of the ANR CO2COAST.