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Soutenance de thèse en océanographie physique par Martial Boutet

"Estimation du frottement sur le fond pour la modélisation de la marée barotrope". Elle aura lieu le jeudi 28 mai à 13h30 en amphi A.

A l'échelle côtière, la marée barotrope est la principale source de variabilité des courants et des hauteurs d'eau. Une représentation précise de ces phénomènes est essentielle parce que ceux-ci ont un impact important sur les activités humaines (risques de submersion, énergies marines renouvelables,...). L'objectif de cette thèse est d'améliorer la modélisation numérique de la marée côtière pour la zone Manche - Golfe de Gascogne à l'aide de méthodes adaptées. La plus importante source d'erreur identiée est la représentation des processus liés à la dissipation du courant de marée au voisinage du fond. Une méthode stochastique est mise en place pour estimer le frottement sur le fond optimal à appliquer. La première partie de la thèse est consacrée à évaluer les performances de la méthode choisie à l'aide d'expériences jumelles pour lesquelles les observations sont générées par le modèle direct. Les observations synthétiques
assimilées sont les hauteurs d'eau, en vue d'une application réaliste pour laquelle les données marégraphiques sont utilisées. La formulation du frottement sur le fond est quadratique et est paramétrée en fonction de la hauteur d'eau et de la rugosité du fond. Une procédure de réduction de la dimension
de l'espace de contrôle est nécessaire pour limiter le nombre de degrés de liberté du système. Deux versions de l'algorithme sont testées pour estimer la rugosité. La première, d'ordre 1, permet l'estimation du gradient de fonction de coût. La deuxième, d'ordre 2, permet en plus d'estimer la matrice des dérivées secondes de la fonction de coût (Hessienne). Les performances des deux versions sont évaluées en termes de précision de l'estimation des paramètres voulus et du coût calcul. Une étude de sensibilité à différents
paramètres permet d'identifier la configuration la plus efficace.
Dans une deuxième partie, différentes applications réalistes de la méthode développée sont conduites. La rugosité est d'abord estimée en prenant en compte la nature du fond et en considérant des classes bathymétriques. Elle est aussi estimée à partir de degrés de liberté géographiques. Une dernière expérience vise à tester l'impact d'une friction linéaire en plus de la friction quadratique. C'est cette expérience qui permet la réduction la plus importante de l'erreur par rapport aux marégraphes. Cette étude laisse entrevoir
la possibilité d'utiliser d'autres sources de données, comme des données de courant (proleur de courant, radar haute-fréquence) ou d'autres données de hauteur d'eau avec l'altimétrie. Concernant cette dernière source de données, l'utilisation de données d'altimètres à fauchée de type SWOT semble idéale.

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(C) Pascale Lherminier / Ifremer