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Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 50 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 4 Mo |
Extrait
Ecole Nationale des Ponts et Chaussées
THESE
pour obtenir le grade de
Docteur de l’ENPC
Spécialité :
Sciences de l’Environnement
présentée et soutenue publiquement par
Céline BONHOMME
le 15 février 2008
à l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées
(Champs sur Marne)
Turbulence et ondes en milieu naturel stratifié :
Deux études de cas :
- Etude du mélange turbulent et des ondes internes du lac Pavin
(Auvergne, France)
- Influence des ondes de Rossby sur la concentration en chlorophylle
de surface dans l’upwelling du Pérou
devant le jury suivant :
Bertram BOEHRER Rapporteur
Pascale BOURUET-AUBERTOT Rapporteur
Myriam BORMANS Examinateur
Didier JEZEQUEL Examinateur
Olivier AUMONT Examinateur
Bruno TASSIN Directeur de thèse
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Turbulence et ondes en milieu naturel stratifié :
Deux études de cas :
- Etude du mélange turbulent et des ondes internes du lac
Pavin (Auvergne, France)
- Influence des ondes de Rossby sur la concentration en
chlorophylle de surface dans l’upwelling du Pérou
Turbulence and waves in natural stratified
environment :
Two case studies:
- Turbulent mixing and internal waves in Lake Pavin
(Auvergne, France)
- Rossby wave influence on sea surface chlorophyll
concentration in the Peru upwelling.
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tel-00558713, version 1 - 24 Jan 2011Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier les membres de mon jury de thèse pour avoir accepté de
participer à ce jury, ainsi que pour leur cordialité lors de la soutenance. Merci à Myriam
Bormans de l’avoir présidé avec autant de chaleur humaine et de sympathie.
Mes pensées vont aussi aux laboratoires qui m’ont accueillie pendant ces trois années : je
souhaite en premier lieu remercier le laboratoire LOCEAN et sa directrice Laurence Eymard
pour son accueil en première année de thèse, tout particulièrement Olivier Aumont et Vincent
Echevin pour leur encadrement et leurs conseils qui m’ont permis de mener à bien ce travail,
ainsi que pour leur compréhension au moment où j’ai souhaité réorienter ma thèse.
Je tiens à remercier le CEREVE et particulièrement ses directeurs Jean-Marie Mouchel puis
aujourd’hui Bruno Tassin pour m’avoir fait confiance et de m’avoir permis de travailler sur
un sujet passionnant pendant la deuxième partie de ce travail de thèse. Mes pensées vont tout
particulièrement vers toi Bruno car au delà du travail scientifique que tu m’as aidé à conduire,
tu m’as montré une foi dans les autres et une approche très positive de la vie dont j’essaierai
de me souvenir pour toute la suite de ma vie professionnelle. Je salue tout particulièrement le
temps et l’attention que tu m’as portés en fin de thèse car tu n’as pas compté tes heures. En
me consacrant tout le temps nécessaire, tu as été très présent et sans cela, je suis bien certaine
que ce travail ne serait pas ce qu’il est aujourd’hui.
Au CEREVE, mes pensées vont également vers tous ceux qui sont venus avec moi sur le
Pavin : Mohamed, Brigitte, Yannis ainsi que mes deux stagiaires : Anne-Lise et Julien. Je
vous remercie pour ces moments de travail passés ensemble loin de Paris, qui ont parfois été
l’occasion de passer de bons moments ensemble tout simplement.
Je tiens à remercier l’ensemble de l’équipe du programme METANOX pour des échanges
scientifiques fructueux et un précieux travail d’équipe sur le terrain sans lequel aucune de ces
données n’auraient été acquise. Je pense tout particulièrement à Didier Jézéquel, Gérard
Sarazin, Alexis Groleau, Eric Viollier, Patrick Albéric, Alassane Tiam. Je pense à
l’installation de la barge au milieu du Pavin, à la mise à l’eau du LDS et à de multiples coups
de main qui ont permis de débloquer bien des situations.
Je tiens à remercier ceux qui, par leur présence, ont contribué au bon déroulement de ce
travail de thèse. Au LOCEAN, je pense particulièrement à Anne Sophie et Yohav qui ont
partagé mon bureau et m’ont soutenue dans des moments parfois difficiles. Au CEREVE,
merci à Anne, Céline, Adèle, Pauline, Sarah, Laetitia, Thomas et tous ceux qui de près ou de
loin ont été là pendant ces deux années.
Il y a aussi mes amis qui m’ont soutenue et accompagnée dans une période de vie qui n’était
pas toujours facile : merci à vous Benjamin, Arnaud, Sylvana, Olivier et Laurence, Caroline,
Virginie, car sans vous je ne serai peut être pas arrivée au bout.
Enfin, je tiens à remercier tout particulièrement ma famille, très présente lors de ma fin de
thèse : tout d’abord mon père et ma mère qui se sont montrés très disponibles pour toute
l’organisation de la soutenance et de la fête qui a suivi, mes grands-parents pour avoir pensé à
moi le jour J, mes deux frères Etienne et Guillaume pour leur soutien et le très chouette
concert donné lors de ma soirée de thèse. Et puis bien sûr Christophe, très présent tout au long
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tel-00558713, version 1 - 24 Jan 2011de cette thèse, malgré des circonstances difficiles. Je vous remercie tous de m’avoir permis de
mener à bien ce travail, car sans vous je ne sais pas si j’aurais eu le courage de continuer.
Enfin mes pensées vont à ma petite perle, à ma petite bulle de bonheur toute crue : ma fille
Zoé qui a accepté (bien obligée !) une maman parfois absente, parfois stressée et bien
absorbée lors de cette fin de thèse. Je t’embrasse très fort ma pupuce et te dis aussi merci pour
être là et telle que tu es tout simplement.
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tel-00558713, version 1 - 24 Jan 2011Résumé
Dans les milieux aquatiques, les facteurs liés à l’hydrodynamique et au mélange aux
échelles de la turbulence sont déterminants pour le transport des substances chimiques et des
micro-organismes. Ce travail s’intéresse à ces phénomènes physiques et se situe à la frontière
entre la limnologie physique et l’océanographie physique, au travers de l’étude de deux cas :
le lac Pavin (Auvergne, France) et la région d’upwelling au large du Pérou. Un des intérêts de
ce travail réside dans le changement d’échelle de l’observation de milieux naturels aquatiques
allant de l’échelle millimétrique (étude de la microstructure dans le Lac Pavin) à l’échelle de
la centaine de kilomètres (étude des ondes de Rossby).
Le Lac Pavin est le seul lac méromictique français, ce qui signifie que le compartiment
inférieur du lac ne se mélange pas annuellement. La méromicticité concerne pourtant bien
d’autres bassins, plus connus et plus vastes comme la Mer Noire, la Mer Caspienne, le lac
Baïkal, d’où son importance écologique. Sa méromicticité lui confère des propriétés
physiques particulières, étudiées dans le cadre de cette thèse. L’étude de la variabilité du
mélange diapycnal à différentes échelles de temps et d’espace dans le lac Pavin au travers de
mesures de microstructure et de surveillance en continu des principaux paramètres physiques
a conduit à mettre en évidence la variabilité de la stabilité de la colonne d’eau à l’échelle
interannuelle. Par ailleurs, les propagations d’ondes internes de gravité sont étudiées dans ce
cadre particulier à l’aide d’un modèle linéaire bidimensionnel. Elles génèrent des
mouvements advectifs verticaux importants dans toute la colonne d’eau dont il faut tenir
compte dans les protocoles d’échantillonnage chimiques ou biologiques. Enfin, une intrusion
sous lacustre semble avoir une grande importance dans la détermination de la profondeur du
mélange hivernal et le maintien de la méromicticité.
La zone de l’upwelling du Pérou est parmi les plus poissonneuses au monde. Elle est
caractérisée par une forte productivité primaire, observable par satellite. L’observation des
ondes de Rossby a permis de mettre en évidence qu’elles génèrent plus de 50% de la
variabilité observée à l’échelle intra saisonnière sur la concentration en chlorophylle de
surface, à distance des côtes. Les ondes transportent la chlorophylle vers le large et participent