Lagrangian dispersion and oil spills : with a case study in the Eastern Mediterranean
Dispersion lagrangienne et marées noires : avec une étude de cas dans l'Est de la Méditerranée
Résumé
Due to their dire impacts on marine life, public health, and services, accidental oil spills require an immediate response. Effective action starts with a good knowledge of the ocean dynamics prevailing in the contaminated region. The Lagrangian approach has been proposed as a supportive tool in marine pollution management. The goal of this thesis is to use and develop Lagrangian tools to analyze two oil spill events extending on a scale smaller than that of the DeepWater Horizon oil spill. These are an offshore East China sea oil spill (2018) and a near-coast East Mediterranean accident (2021). The calculation of Lagrangian fronts have been more robust and more informative on the dispersion pathways than the direct advection of a numerical tracer. The inclusion of the wind effect is also found to be essential, being capable of suddenly breaking Lagrangian fronts. A new technique is also proposed, rooted in the Lyapunov theory, by which the drifting speed of a Lagrangian front can be estimated based on near real-time information alone. This information allows to predict the Lagrangian front future location over a few days and to study frontal drifting speeds at global and Mediterranean scales. A further contribution to a Lagrangian experiment in the Mediterranean highlights the Lagrangian shortcoming of nadir altimetry and the need for future altimetry missions like SWOT.
Les déversements d'hydrocarbures nécessitent une intervention immédiate qui commence par une bonne connaissance de la dynamique océanique de la région contaminée. L'approche Lagrangienne a été proposée comme un outil soutenant la gestion de la pollution marine. L'objectif de cette thèse est d'utiliser et développer des outils lagrangiens pour analyser deux événements de marée noire s'étendant sur une échelle plus petite que celle de la marée noire de DeepWater Horizon: une marée noire offshore en mer de Chine orientale (2018) et un accident côtier dans la Méditerranée orientale (2021). Le calcul des fronts lagrangiens s'est avéré robuste et plus informatif que l'advection directe d'un traceur numérique. L'inclusion de l'effet du vent s'avère également essentielle, étant capable de briser les fronts lagrangiens. Une nouvelle technique a été aussi proposée, ancrée dans la théorie de Lyapunov, par laquelle la vitesse de dérive d'un front lagrangien peut être estimée sur la base de la seule information en temps quasi réel. Cette information permet de prédire la position future du front lagrangien sur quelques jours et d'étudier les vitesses de dérive des fronts à l'échelle globale et méditerranéenne. Une contribution à une expérience lagrangienne en Méditerranée met en évidence le défaut lagrangien de l'altimétrie au nadir et le besoin de futures missions altimétriques tel SWOT.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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