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Theses

Spatial Altimetry, GNSS Reflectometry and Marine Surcotes

Résumé : L’objectif de ce travail a été de développer une méthodologie de télédétection novatrice, s’appuyant sur des plateformes existantes, de suivi des principaux facteurs influençant la dyna-mique côtière. Lors de mon étude j’ai développé des suivis basés sur un outil classique: l'altimétrie satellitaire. Mon approche s’est appuié sur les nouvelles missions spatiales dont j’ai évalué l’apport sur la zone côtière qui est la plus critique qui est la plus critique du point de vue socio-économique. J’ai plus spécifiquement regardé la façade atlantique entre La Rochelle et Bayonne. Je me suis ensuite intéressée à une technique originale basée sur la réflexion des ondes GNSS (GNSS-R). Ces outils nous permettent de surveiller précisément les diverses ondes de marée et de détecter des phénomènes plus singuliers comme la tempête Xynthia (2010) qui a affectée le Sud de l’Europe. Ces outils démontrent qu’il est possible aussi de suivre la dynamique côtière liée aux variations de houle et son impact sur l'érosion côtière, et même les effets de la forte dépression atmosphérique associée à Xynthia et qui a eu un impact visible sur le niveau local de l’océan atlantique. Ma thèse repose sur deux approches complémentaires basées sur deux échelles d’analyse, l’une globale associée à l’altimétrie satellitaire l’autre plus locale, dédiée à la détection des évènements extrêmes et basée sur le réflectométrie. La première étude s’appuie sur différentes missions altimétriques et nous a permis de suivre les variations du niveau de la mer de la côte atlantique française au Sud du golfe de Gascogne durant la période de 1995-2015. Les données SARAL, dont l’empreinte au sol au de l’ordre de 6 km, montrent qu’il est maintenant possible de s’approcher de la bande côtière jusqu’à ~10km avec une grande précision (~20cm). La seconde application repose sur le GNSS-R que nous avons utilisé pour suivre la partie protégée de la baie de Saint Jean de Luz. Là encore les résultats sont exceptionnels puisqu’ils nous ont permis de suivre l’impact de la tempête Xynthia. J’ai ainsi mis en évidence qu’il était possible avec un seul instrument de suivre les effets des marées, et les effets des surcotes marines qui, associées à l’impact de la pression atmosphérique, donnent une bonne corrélation (R=0.8 entre la composante RC3 et les surcôtes, et R=0.72 avec la pression atmosphérique) durant la tempête. Enfin nous avons aussi regardé ce qui se passe lors de la transition eaux continentales/océaniques pour les deltas du Fleuve Rouge et du Mékong (Vietnam). Et mêmes si les séries temporelles sont assez courtes, les résultats sont plus qu’encourageant puisqu’ils nous ont permis de de suivre les épisodes de crues associées à deux tempêtes tropicales (Mirinae et Nida) et de mesurer le retard entre les chutes de pluies et la propagation de l’onde crue qui montre dans le cas présent un délai de de 48h pour Nida. Grâce au déploiement dans de nombreux pays de réseaux GNSS permanents, cette technique peut être appliquée lorsqu'une station GNSS permanente est située près du rivage. L’approche GNSS-R peut être alors utilisée pour le suivi des variations du niveau de la mer mais aussi l’impact d’évènements extrêmes. Pour cela nous avons utilisé 3 mois d'enregistrements (janv-mars 2010) de la station GNSS de Socoa, pour déterminer les composantes, court terme, de la marée dans les signaux GNSS-R et pour identifier la tempête Xynthia. Cette étude est le premier exemple de l’utilisation du GNSS-R pour détecter les surcotes, les tempêtes par des techniques de décomposition du signal sous forme d’analyse spectrale singulière (SSA) et de transformation en ondelettes continues. L’un des modes de décomposition du SSA était lié aux variations temporelles de surcotes et des fluctuations atmosphériques à travers le baromètre inversé. Mes travaux montrent que l’altimétrie satellitaire et GNSS-R constituent une alternative très intéressante aux techniques classiques de mesure in situ surtout pour les zones côtières et estuariennes et la surveillance de l'élévation globale du niveau de la mer. Les techniques basées sur l’altimétrie spatiale montrent leur efficacité pour le suivi des niveaux marins en haute mer mais les nouvelles missions montrent qu’il est possible de s’approcher de plus en plus des côtes tout en conservant une très bonne qualité de mesure. Le GNSS-R présente, quant à lui, l’avantage de s’appuyer sur des réseaux nationaux/internationaux et d’avoir de longues chroniques temporelles (>10ans). Autre point fondamental il peut suivre la dynamique côtière et des deltas.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02167814
Contributor : Williams Exbrayat <>
Submitted on : Friday, June 28, 2019 - 10:59:08 AM
Last modification on : Tuesday, June 23, 2020 - 3:39:07 AM

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Phuong-Lan Vu. Spatial Altimetry, GNSS Reflectometry and Marine Surcotes. Earth Sciences. Université Toulouse III Paul Sabatier (UT3 Paul Sabatier), 2019. English. ⟨tel-02167814⟩

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