Apport de la télédétection spatiale en infrarouge proche et moyen à la connaissance du milieu marin : relations entre le champ de température et le champ de courant, observations de l'état de surface et mesures de la vitesse du vent, la dynamique de la couche superficielle en mer Ligure - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1985

Benefit of remote sensing in near and thermal infrared to oceanic studies: relationships between surface fields of temperature and current, sea state observations and wind speed assessment, surface dynamics in the Ligurian Sea

Apport de la télédétection spatiale en infrarouge proche et moyen à la connaissance du milieu marin : relations entre le champ de température et le champ de courant, observations de l'état de surface et mesures de la vitesse du vent, la dynamique de la couche superficielle en mer Ligure

Résumé

This work aims at demonstrating benefits of images acquired by satellites in near-infrared and thermal infrared to studies in ocean dynamics. The fundamentals in reflection and emission are presented. The influence of the sea state and the atmosphere on the signal sensed by satellite is discussed. Chapter 3 deals with the relationships between the spatial distributions of the surface temperature and current. Surface current may be estimated by a couple of temperature images, either by following small structure, or by solving the heat equation. Several examples are given for the Ligurian current, the anticyclonic eddies from the Gulf Stream, et waters in the Gulf of Maine. Power density spectra of temperature are computed from temperature images and compared to similar spectra predicted by theories in 2D turbulence. Chapter 4 deals with the flux reflected by the sea surface from which are computed the sea state and the wind speed. Using a model predicting the statistical distribution of slopes and aspects of wavelets, we analyse what should be measured by a given sensor as a function of the wind speed and the geometry sun-sea-sensor with a particular emphasis on the Landsat and SPOT satellites. The wind speed at surface can be derived from AVHRR images taken in the near infrared and compares favorably to that derived from isobaric maps. Chapter 5 is an application of the previous results to better understand the surface dynamics in the Ligurian Sea. The general circulation in this basin and its possible causes are discussed. Variations and instabilities of the Ligurian current, and north-south asymmetry of the spatial distribution of these instabilities and their magnitude are dealt with. The final Chapter presents a synthesis of the benefits of remote sensing capabilities in surface dynamics, well illustrated by the example of the Ligurian Sea.
Le but de cette thèse est de montrer quels peuvent être les apports à l'étude de la dynamique océanique des données de télédétection spatiale dans l'infrarouge proche (1000 nm) et moyen 10000 nm). On présente tout d'abord le rayonnement observé (réflexion, émission). On examine les influences de l'état de la mer et de la présence de l'atmosphère entre l'océan et le capteur ou le soleil sur ce rayonnement. Le chapitre 3 aborde les relations entre les distributions spatiales et superficielles de température et de courant. Le courant peut être estimé à l'aide d'un couple de thermographies, soit par suivi de structures particulières, soit par résolution de l'équation de conservation de la chaleur. Des exemples sont donnés pour le courant Ligure, les tourbillons anticycloniques issus du Gulf Stream et les eaux au large de la côte est des Etats-Unis. Enfin, les densités de variance de température calculées en fonction de l'échelle à partir des thermographies, sont comparées aux spectres d'énergie cinétique résultants de théories de turbulence bidimensionnelle. Le chapitre 4 traite des images d'énergie réfléchie par la surface de la mer à partir desquelles sont dérivés l'état d'agitation de la mer et le champ de vitesse du vent. Grâce à un modèle de distribution statistique des pentes des facettes de vague, on examine le signal parvenant au radiomètre en fonction de l'état de surface et des géométries d'éclairement et d'observation, en s'attachant aux cas des satellites SPOT et Landsat. Par ailleurs, on montre que le champ du module de la vitesse du vent à la surface de la mer peut être calculé, à partir des images AVHRR à 1000 nm et qu'il se compare favorablement au champ obtenu d'après une carte d'isobares de surface. Le chapitre 5 est une application des résultats des chapitres précédents, à la connaissance de la dynamique de la couche superficielle de la mer Ligure. La circulation générale dans ce bassin et ses causes présumées y sont discutées. Les variations, les instabilités *du courant et les dissymétries saisonnières nord-sud de la répartition spatiale de ces instabilités et de leur amplitude sont mises en relief. La conclusion est consacrée à la synthèse des apports de la télédétection à la connaissance du milieu marin mis en évidence par les travaux présentés, synthèse particulièrement illustrée par l'exemple de la mer Ligure.
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  • HAL Id : tel-00955230 , version 1

Citer

Lucien Wald. Apport de la télédétection spatiale en infrarouge proche et moyen à la connaissance du milieu marin : relations entre le champ de température et le champ de courant, observations de l'état de surface et mesures de la vitesse du vent, la dynamique de la couche superficielle en mer Ligure. Océan, Atmosphère. Université du Sud Toulon Var, 1985. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00955230⟩
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