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Habilitation à Diriger des Recherches

1. 1 Curriculum Vitae succinct Sylvain OUILLON n le 15 avril 1966 mari 3 enfants http www ird nc CAMELIA Sylvain_Ouillon html Adresse IRD BP A5 98848 Noum a cedex Nouvelle Cal donie T l 687 26 07 29 Fax 687 26 43 26 sylvain ouillon noumea ird nce Etudes Dipl mes Distinction 1984 86 1989 1989 1993 1994 Emplois 1993 1993 1992 93 1989 92 1989 92 Classes pr paratoires lyc e Charlemagne Paris Ing nieur ENSEEIHT Ecole Nationale Sup rieure d Electronique d Electrotechnique d Informatique et d Hydraulique de Toulouse Fili re Hydraulique M canique des fluides Option Sciences de l eau DEA en Physique et Chimie de l Environnement Institut National Polytechnique de Toulouse INPT mention Assez Bien Doctorat de l INPT mention Tr s honorable avec f licitations Sujet de th se Mod lisation math matique de l hydrodynamique surface libre et du transport en suspension de s diments non coh sifs Aide l interpr tation d images spatiales Jury MM L Masbernat pr sident J F Minster A Temperville rapporteurs B Caussade directeur de th se D Dartus G Flouzat A Lin J P Rebert Prix de th se L opold Escande 1994 INP Toulouse Ma tre de Conf rences l Universit du Sud Toulon Var UTV poste en section 37 du CNU M t orologie Oc anographie Physique de l Environnement Titularisation le 1 sept 1994
2. Fin 2004 ou d but 2005 j organiserai un atelier de travail en optique marine en vue de caract riser les propri t s optiques inh rentes et apparentes des eaux du lagon en plusieurs zones cl s Cet atelier r unira J M Froidefond pour la mesure immerg e de la r flectance hyperspectrale C Dupouy pour la mesure du coefficient de r trodiffusion multispectral et de l absorption totale et dissoute hyperspectrale A Petrenko pour la participation aux mesures et la mod lisation du transfert radiatif C Payri et C Chevillon pour la caract risation des substrats couvert algal tapis cyanobact rien s dimentologie et S Andr fou t pour les applications spatiales Je travaille ou j ai eu l occasion de travailler avec chacun des participants cet atelier que j ai r unis dans le cadre du projet BISSECOTE financ par ACI Observation de la Terre En 2005 d butera l tude des apports oc aniques au lagon par dessus le r cif barri re avec P Bonneton CRI au DGO UMR EPOC Univ Bordeaux 1 Philippe Bonneton sp cialiste de l tude du d ferlement des vagues et des processus associ s dirigera cette tude Un stage de DEA sera propos en 2005 en mod lisation en co encadrement IRD DGO L Schmied et S Andr fou t participeront cette tude Parall lement la poursuite des travaux en mod lisation atmosph rique d marrage envisag d une th se financ e soit par ZoN Co soit par M t o France soit
3. coulements en zones c ti res sous sa direction et par plusieurs th sards Marcer 1991 Verdier Bonnet 1996 Le code surface libre OCKE3D r sout les quations 3D d coulement surface libre et les quations de transport de la salinit et de particules en suspension d cantantes en r gime stationnaire ou instationnaire Le LSEET a t successivement engag s dans le PNOC puis dans les deux programmes europ ens MEDDELT 94 96 sur le panache du Rh ne et FANS 96 99 sur le panache de l Ebre Chacun des programmes a donn lieu une th se en mod lisation num rique sur la base du code OCKE3D P Frauni a dirig les th ses de S Arnoux Chiavassa sur le Rh ne co encadr e par V Rey et de N Durand sur l Ebre que j ai co encadr e Avant que le programme FANS ne d marre N Durand a travaill pendant plus d un an avec S Arnoux la mod lisation du panache du Rh ne Mod lisation hydrodynamique du panache du Rh ne La mod lisation 3D du panache du Rh ne a d but au LSEET en 1994 par les premi res applications du code OCKE3D par S Amoux Chiavassa rejointe par N Durand en stage de DEA en 1995 Elles ont tout d abord d fini et effectu les simulations pour les forgages de novembre 94 correspondant au mois de mesures radar VHF bateau SPOT r alis par le LSEET Arnoux et al 1995a 1995b La pr sentation de l tude int gr e du panache du Rh ne qui inclue mod le 26 mesures et images est re
4. ARNOUX CHIAVASSA S BROCHE P DEVENON J L DURAND N FIANDRINO A FORGET P FRAUNIE P OUILLON S REY V Dispersion of suspended matter in a supercritical river plume discharging in a microtidal sea an integrated approach Oceanic fronts and related phenomena Workshop rep 159 IOC UNESCO 15 21 Saint Petersbourg 18 22 mai 1998 DURAND N ARNOUX S OUILLON S REY V FRAUNIE P 1999 Three dimensional plume of the Rh ne river Mixing and dispersion in stably stratified flows P A Davies ed Oxford Univ Press 341 353 FORGET P FRAUNIE P OUILLON S Visible and microwave signatures of river plumes in microtidal seas conf rence invit e Proc 2001 Int Geoscience and Remote Sensing Symp CD ROM IEEE Sydney 9 12 juillet 2001 OUILLON S LUCAS Y GAGGELLI J Hyperspectral detection of sand Proc 7 Int Conf Remote Sensing for Marine and Coastal Environments CD ROM ERIM Veridian Miami Floride 20 22 mai 2002 OUILLON S PETRENKO A GAGGELLI J GARCIA N RIMMELIN P DESCHAMPS P Y BECU G THIEULEUX F Above water measurements of reflectance in the Gulf of Lions Proc 7 Int Conf Remote Sensing for Marine and Coastal Environments CD ROM ERIM Veridian Miami Floride 20 22 mai 2002 Congres internationaux sans actes c l c 2 c 3 c 4 OUILLON S Digital simulation and space imaging IAF paper ST 90 017 41st Congress International Astronautical Federation Dresden 6 12 oct 199
5. Les recrutements d enseignants chercheurs autoris s par cette opportunit permirent ainsi Vincent Rey en 1992 Philippe Frauni et moi m me en 1993 de rejoindre l quipe Oc anographie C ti re du LSEET Du fait de mon exp rience pourtant r duite en t l d tection visible sur le panache de la Gambie il me fut alors demand de mettre en place au LSEET un axe de recherche relatif aux applications de la t l d tection passive couleur de l eau en eaux c ti res en collaboration avec Philippe Forget CR CNRS Cet axe avait pour vocation de compl ter le panel des donn es synoptiques disponibles pour tester nourrir et valider les mod les c tiers et tenter d aller ainsi plus loin dans l analyse 17 physique des coulements c tiers En parall le d une activit en t l d tection j ai particip au d veloppement de mod les num riques essentiellement pour l aspect transport de MES Ces travaux se sont inscrits dans le cadre du PNOC Programme National d Oc anographie C ti re et de 2 projets europ ens auxquels le LSEET a particip le projet MEDDELT 1994 98 financ par le programme Environment et le projet FANS 1996 99 financ par le programme MAST IIT Dans MEDDELT les quipes travaillaient sur les embouchures de 3 grands fleuves m diterran ens le P le Rh ne et l Ebre notre participation concernant plus sp cifiquement le panache fluvial du Rh ne FANS tait en revanche d di la seule
6. OUILLON S 1998 Erosion et transport solide ampleur et enjeux la Houille Blanche 2 52 58 FORGET P OUILLON S 1998 Surface suspended matter off the Rh ne river mouth from visible satellite imagery Oceanologica Acta 21 6 739 749 FORGET P OUILLON S LAHET F BROCHE P 1999 Inversion of reflectance spectra of non chlorophyllous turbid coastal waters Remote Sensing of Environment 68 264 272 LAHET F OUILLON S FORGET P 2000 A three component model of ocean colour and its application in the Ebro river mouth area Remote Sensing of Environment 72 2 181 190 LAHET F FORGET P OUILLON S 2001 Application of a colour classification method to quantify the constituents of coastal waters from in situ reflectances sampled at satellite sensor wavebands Int J Remote Sensing 22 5 909 914 LAHET F OUILLON S FORGET P 2001 Colour classification of coastal waters of Ebro river plume from spectral reflectances Int J Remote Sensing 22 9 1639 1664 DOUILLET P OUILLON S CORDIER E 2001 A numerical model for fine suspended sediment transport in the southwest lagoon of New Caledonia Coral Reefs 20 4 361 372 DURAND N FIANDRINO A FRAUNIE P OUILLON S FORGET P NAUDIN J J 2002 Suspended matter dispersion in the Ebro ROFI an integrated approach Continental Shelf Research 22 267 284 OUILLON S 2003 An inversion method for reflectance in stratified turbid waters Int J of Re
7. d le profil vertical du coefficient d att nuation totale 660 nm e le poids sec des particules de surface f le profil vertical de la distribution de tailles et de la concentration des particules le financement d un granulom tre in situ a t obtenu par le projet BISSECOTE g les profils d clairement descendant et de luminance ascendante dans la colonne d eau l aide d un radiom tre immergeable Rams s Les luminances MERIS au niveau I 250 m x 250 m et MODIS 500 m x 500 m seront extraites aux pixels co ncidant avec les stations de mesure Les mesures optiques seront effectu es conjointement avec J M Froidefond C Dupouy et A Petrenko L identification des groupes phytoplanctoniques dominants de la pr sence de Trichodesmiums cyanobact ries filamenteuses et l estimation de leur biomasse seront conduites par C Dupouy et J Neveux Les mesures dont nous disposerons seront introduites dans le code de transfert radiatif HydroLight en partenariat avec A Petrenko Les r flectances de surface calcul es par le code seront compar es aux spectres de r flectance mesur s in situ Enfin le code sera employ pour retrouver par optimisation les param tres non mesur s et identifier ainsi les propri t s optiques inh rentes IOP caract ristiques du lagon et leur variabilit Volet C APPLICATIONS Les m thodes de s paration des signaux issus respectivement de la colonne d eau et du fond sur les images multisp
8. galement propos de nouvelles partitions et recherch des coll gues pour les mettre en musique La gestion 2 projets ACI ou co gestion projet NASA m a donn un aper u des t ches a venir L historique et le contenu de ces projets me paraissent suffisamment d taill s dans ce m moire je ne les reprends pas ici Le projet de recherche que je propose n cessitera bien videmment des fonds La plupart des collaborations envisag es sera financ e par les programmes en cours PNEC ACI ZoN Co J ai l intention de demander des financements compl mentaires au PATOM et au PNTS M t o France devrait participer financi rement la th se concernant la mod lisation de la circulation atmosph rique en Nouvelle Cal donie si le stage de DEA en cours apporte des r sultats prometteurs Mon ambition est de constituer galement un r seau transversal l IRD ouvert sur les autres EPST et EPIC regroupant les chercheurs travaillant sur la dynamique particulaire et la morphodynamique que ce soit en domaine fluvial ou marin Un regroupement me para t n cessaire car les forces en pr sence l IRD sont rares clairsem es et pour l instant s ignorent ou se connaissent peine Un regroupement en r seau permettrait la fois de nous rencontrer d changer exp riences et outils mod les instruments de mesure en vue de renforcer les projets de recherche en dynamique 68 particulaire en milieux tropicaux et de r pondre ensem
9. partir de donn es Spot Martel 1990 b simulation num rique d un traceur passif Prolongements amp Applications A la suite de ces travaux ma connaissance du code MEFAME m a conduit co encadrer deux tudiants en stage de DEA qui ont utilis ce code Natacha Papalopoulou pour la mod lisation hydro cologique de la baie de Thessalonique co encadrement avec Lucien Masbernat IMFT et Mohamed Aoun Nabli sur la mod lisation de la lagune nord de Tunis co encadrement avec Mahmoud Moussa de l ENIT et avec L Masbernat Au cours de l tude de l embouchure de la Gambie la n cessit de disposer d un mod le tridimensionnel de circulation et de transport est clairement apparue pour traiter de situations r ellement 3D e g upwellings mieux estimer les contraintes de cisaillement au fond et pouvoir extraire les r sultats de simulations sur une couche de surface pour une comparaison plus propice avec les champs de turbidit issus de donn es spatiales Sur la base d un code 3D r solvant les quations de Navier Stokes en milieu confin par la m thode des volumes finis j ai ensuite mis au point l IMFT deux modules pour adapter le code nos besoins l un permettant de prendre en 22 compte une surface libre et de calculer son volution l autre concernant le transport en suspension de s diments non coh sifs sables Mod lisation 3D d coulement autour d un pi Ouillon et Dartus 1997 Au c
10. quilibre s est av r e optimale pour 6 0 7 en Fig 2 8 Profil de concentration en MES dans un coulement accord avec les l quilibre points exp rimentaux Milisic 1976 et simulations analyse de sensibilit au nombre de Schmidt recommandations de Launder 1978 pour les coulements turbulents libres 24 Nous avons galement illustr la disparit des formules disponibles dans la litt rature pour exprimer les conditions de fond pour du sable Le flux net de particules depuis le lit flux gt 0 pour une rosion nette fait intervenir suivant une proposition de Celik et Rodi 1988 le flux de d p t gravitaire et le flux d rosion suppos gal celui qu il y a en r gime l quilibre calcul sur la base de consid rations nerg tiques Nous avons adopt la formulation de van Rijn 1986 pour la concentration l quilibre proche du fond formule qui fait intervenir des param tres hydrodynamiques ex contrainte de cisaillement t et des param tres s dimentologiques La simulation d un transfert hors quilibre avec rosion nette montre que la d termination de la contrainte de cisaillement disponible pour les grains t c est dire la force au fond utilis e pour l change de particules entre le lit et l coulement est l tape la plus sensible du calcul Sur l exemple trait la formule de van Rijn 1986 conduit une estimation de t 3 fois sup rieure celle de Celik et Rodi 1991 qui induit
11. Nous avons donc propos un algorithme empirique b ti sur ce param tre en soulignant qu une tude s appuyant sur plus de points de mesure en zone proximale serait n cessaire pour affiner l algorithme en question 3 10 r Rii TOAN R490 R555 V R443 R670 R443 R555 8 8 V E V 5 E 0 v 8 S v S 5 wove Y g FH Y 1 S 0 1 wy Y 1 x amp V g 0 j E 0 01 i BP ee EE i 5 0 1 1 10 100 1000 R490 R560 Simbad RI R2 Fig 3 9 Rapports de r flectances obtenus simultan ment Fig 3 10 Chla en fonction des rapports de par les radiom tres O Optics et SIMBAD r flectance pour l ensemble du Golfe du Lion Pacifique sud ouest Algorithme optique de la turbidit dans le lagon de Nouvelle Cal donie Ouillon et al 2004 Dans l objectif de dresser des cartes de turbidit dans le lagon partir de donn es satellitales multispectrales pour valider les mod les plusieurs campagnes de mesures l g res ont t conduites en 2002 2003 Des profils de turbidit ont t enregistr s chaque point de mesure optique l aide d un turbidim tre Seapoint plac sur une sonde CTD Seabird SBE19 La loi d talonnage qui en a r sult pour le capteur ETM sur Landsat 7 fig 3 11 a t appliqu e une image du 23 octobre 2002 pour dresser une carte de turbidit dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie L estimation de la turbidit pr sente une bonne pr cision puisque l erreur moyenne tablie
12. Passage en 1 classe le 1 ao t 1995 D tach l Institut de Recherche pour le D veloppement IRD sur un poste de Charg de Recherche du 1 Sept 2001 au 31 Ao t 2005 Affect Noum a Nouvelle Cal donie Qualification aux fonctions de Ma tre de Conf rences en section 60 du CNU Attach Temporaire d Enseignement et de Recherche ATER P ENSEEIHT Moniteur de l Enseignement Sup rieur l ENSEEIHT Boursier de recherche CNRS BDI l Institut de M canique des Fluides de Toulouse IMFT 2 21 Contexte des activit s de recherche Programmes et Financements Projets en cours gt gt Programme National d Environnement C tier PNEC Chantier Nouvelle Cal donie depuis 2000 Dir R Fichez C Grenz NASA programme IDS Projet Environmental Assessments of Coral Reef Ecosystems Interdisciplinary Research Using EOS Platforms and Numerical Models Dir S Andr fou t 2004 2007 Co Investigateurs F M ller Karger C Hu Univ S Florida J Sheng B Hatcher Dalhousie Univ Canada C Steinberg AIMS Australie W Skirving A Strong NOAA NESDIS MD S Ouillon P Douillet IRD Noum a Budget global 1 1 M ACI Observation de la Terre Action Concert e Incitative du Minist re de la Recherche Coordinateur des Programmes ID ROM en 2001 2002 et BISSECOTE en 2004 2005 10 laboratoires participants dont PUR CAMELIA le LODYC et PUS Espace de l IRD l
13. e sous l gide de J P Torr ton IRD et C Grenz COM 59 Influence oc anique travers la barri re r cifale Collaborations P Bonneton DGO Univ Bordeaux 1 L Schmied LSEET LEPI Univ Sud Toulon Var S Andr fou t UR COREUS IRD Noum a P Douillet amp A Jouon UR CAMELIA IRD Noum a Partenaires du projet MOM en cours dont E Deleersnijder Univ Catho Louvain L hydrodynamique c ti re est principalement contrainte par la mar e le vent et le cas ch ant par la houle du large lorsque celle ci p n tre pro parte dans les lagons L influence de l oc an sur le lagon via le r cif barri re est cependant encore mal connue Jusqu pr sent la mod lisation hydrodynamique d velopp e et appliqu e sur le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie s appuie sur une description sch matique de la limite entre le lagon et l oc an l essentiel des changes se produisant au niveau des passes et l influence de la houle du large n est pas prise en compte au niveau du r cif barri re En r alit la houle qui d ferle sur la barri re constitue une source d eau oc anique pour le lagon qu il convient de caract riser et de quantifier suivant deux aspects les apports d eaux d une part et la sur l vation du plan d eau derri re la zone de d ferlement le set up d autre part qui est susceptible de g n rer une circulation des masses d eau le long du r cif l int rieur du lagon Cette sur l v
14. sera l objet d une collaboration avec le LSEET qui tudie ce processus sur les plans th orique et instrumental dans l atmosph re Luce et al 2002 Leblanc 2003 Pour d marrer notre tude nous caract riserons les feuillets observ s dans le lagon partir de profils de temp rature salinit et turbidit obtenus haute fr quence puis nous tenterons d analyser les crit res favorables leur apparition Caract risation des apports particulaires oliens en milieux lagonaires Collaborations J Piazzola amp G Tedeschi LSEET LEPI Univ Sud Toulon Var Les particules d origine terrig ne sont amen es dans les eaux c ti res par voie hydrologique ou par voie olienne L apport olien est estim 2 3 des apports par voie fluviale en moyenne et sur l ensemble des zones c ti res Inman et Jenkins 2003 Ce pourcentage conna t cependant de fortes disparit s et peut tre beaucoup plus lev dans les zones intertropicales qui connaissent l alternance d une saison s che et d une saison humide C est pourquoi il para t int ressant de pouvoir caract riser et quantifier les apports oliens en particules en compl ment des apports par les cours d eau Une analyse de ces apports en Nouvelle Cal donie pourra tre initi e en 2005 ou 2006 avec d ploiement d impacteurs et analyses granulom triques 5 3 D veloppements m thodologiques et Outils Mod les num riques outils d int gration Collaborations
15. t naturellement influenc es par les sp cificit s des quipes auxquelles j ai t successivement rattach e le groupe Hydrodynamique de l environnement de l Institut de M canique des Fluides de Toulouse IMFT UMR CNRS 5502 de 1989 1993 e l quipe Oc anographie C ti re du Laboratoire de Sondages Electromagn tiques de l Environnement Terrestre LSEET UMR CNRS 6017 de 1993 2001 laquelle j tais rattach en qualit de Ma tre de conf rences l Universit de Toulon et du Var e l Unit de Recherche CAract risation et Mod lisation des Echanges dans les Lagons sous Influences terrig nes et Anthropiques CAMELIA UR 103 IRD dir Renaud Fichez Noum a depuis septembre 2001 sur un poste d accueil en d tachement 16 1 3 Contexte et programmes IMFT 1989 1993 C est tout d abord au contexte toulousain sp cifique que je dois d avoir d marr ma recherche combinant mod les et images satellitales Le premier satellite civil fran ais d observation de la terre SPOT 1 a t lanc en 1986 Guy Flouzat du CESR Centre d Etudes Spatiales du Rayonnement UMR CNRS Toulouse a dirig dans les ann es 1986 1990 un Programme d Evaluation Pr liminaire de SPOT PEPS consacr au bassin versant de la Gambie pour lequel il disposait entre autres de deux images SPOT de l embouchure du fleuve Bernard Caussade DR CNRS a I IMFT en connexion avec G Flouzat m a alors propos en 1989 un suj
16. 0 15 0 15 F 0 2 0 2 F 0 25 0 25 F 0 3 z 1 1 L 1 L 1 L 1 e L L 1 400 450 500 550 600 650 700 750 800 400 450 500 550 Wavelength nm Wavelength nm L L i 650 700 750 800 Fig 3 17 R flectance et d riv e premi re de la r flectance pour 4 types d eaux Brown Green BrG Green Gr Blue Green BIG et Blue Bl Les spectres pr sent s sont issues des campagnes Fliperl et Fliper3 embouchure de l Ebre nov 96 et juillet 97 45 Sur la base de cette classification optique nous avons ensuite cherch a proposer une m thode d inversion pour chaque type d eau plus pr cise qu une m thode g n rique Une m thode empirique et une m thode semi analytique ont t test es afin de d terminer la concentration en s diments C ainsi que chla m et a 440 partir de la classification optique La premi re m thode est purement empirique bas e sur des corr lations tablies pour chaque type d eau entre la d riv e premi re de la r flectance et les valeurs de C chla m et a 440 La seconde m thode s appuie sur l inversion du mod le de r flectance trois composantes pr sent dans Lahet ef al 2000 Les spectres de r flectance mesur s et des valeurs typiques de m ou de m et ay 440 d duites de la classification optique sont entr s dans le mod le afin de d terminer respectivement C et chla ou C chla et a 440 L association des deux m thodes empirique et semi analy
17. Multi chelles PATOM Action de recherche SARHYM Suivi Automatique et R gulier de l Hydrologie du Golfe du Lion et Mod lisation 2000 2001 Environment Climatology and Natural Hazard E U Programme MEDiterranean DELTas MEDDELT contrat EVSV CT94 0465 1994 1998 MAST 3 E U Programme Fluxes Accross Narrow Shelves FANS contrat MAS3 CT95 0037 1996 1999 Programme National d Oc anographie C ti re PNOC 1994 1998 Comit s scientifiques Membre du comit scientifique et chairman 4th Int Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments ERIM 17 19 mars 1997 Orlando Floride Membre du comit scientifique et chairman 5th Int Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments ERIM 5 7 octobre 1998 San Diego Californie e Membre du comit scientifique 6th Int Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments ERIM 4 6 mai 2000 Charleston Caroline du Sud e Membre du comit scientifique et chairman 7th Int Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments Veridian ERIM 20 22 mai 2002 Miami Floride e Membre du comit scientifique 8th Int Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments Altarum automne 2004 Bergen Norv ge 2 3 Revue d articles Water Research 3 Remote Sensing of Environment 2 Earth Surface Processes and Landforms 1 Applied Optics 1 Marine Geology 1 Marine Ecology Progres
18. Viollier et Sturm 1984 Stumpf et Pennock 1989 Froidefond ef al 1991 ou en phytoplancton C est la d marche que nous avons adopt e avec P Forget en 1994 dans des panaches fluviaux m diterran ens pour les particules puis avec A Petrenko dans le Golfe du Lion 35 pour la chlorophylle a et que je poursuis dans le Pacifique A l approche empirique des th maticiens peut se substituer l approche analytique ou semi analytique des opticiens qui consiste a interpr ter les valeurs spectrales de R ou de R propri t s optiques apparentes en fonction des propri t s optiques inh rentes au milieu savoir absorption et diffusion Bien que n tant pas opticiens P Forget et moi avons largi notre approche a la physique de la mesure dans le cadre de la th se de Florence Lahet 1999 pour extraire une information plus pr cise des donn es spatiales Ces activit s ont toujours eu pour vocation d am liorer m thodes d inversion et algorithmes afin d tendre le champ des mesures accessibles en zones c ti res parfois difficiles instrumenter aux donn es de t l d tection visible Dans ce chapitre mes activit s de recherche sont regroup es suivant trois volets la mesure optique l laboration d algorithmes bio optiques et leur application l inversion d images satellitales et enfin la physique de la mesure 3 1 Mesure optique Jean Marie Froidefond CR CNRS l Universit de Bordeaux I m a initi aux mesur
19. and Remote Sensing 41 3 622 629 Zhou S P Zhang S N 1989 Application of the HH SIMPLE algorithm for the numerical simulation of some free surface flow problems for three dimensional situations Hydraulic and environmental modeling of coastal estuarine and river waters vol 2 Brebbia C A Ouazar D amp Ben Sari D ed Gower Technical 526 535 79
20. and sediment budgets of the global coastal zone Encyclopedia of Coastal Science M Schwartz ed the Earth Sciences Encyclopedia Online www eseo com Kluwer Academic Publishers IOCCG 2000 Remote sensing of ocean colour in coastal and other optically complex waters Reports of the International Ocean Colour Coordinating Group S Sathyendranath ed IOCCG Darmouth Canada 140 pp disponible a http www ioccg org Iwashita K Kudoh K Fujii H Nishikawa H 2004 Satellite analysis for water flow of Lake Inbanuma Advances in Space Research sous presse Jarrige F Radok R Krause G Rual P 1975 Courants dans le lagon de Noum a Nouvelle Cal donie D c 74 janv 75 Rapp ORSTOM Noum a et H Lamb Inst Oceanogr Flinders Univ S Australia 6 pp Jia Y F Wang S S Y 1999 Numerical model for channel flow and morphological change studies J Hydraulic Engineerin ASCE 125 9 924 933 Jerlov N G 1964 Optical Classification of Ocean Water In Physical Aspects of Light in the Sea Honolulu University of Hawaii Press pp 45 49 Jobson H E Sayre W W 1970 Vertical transfer in open channel flow J Hydr Eng ASCE 96 HY3 703 724 74 Jones J E 2002 Coastal and shelf sea modelling in the European context Oceanography and Marine Biology 40 37 141 Kirk J T O 1994 Light and photosynthesis in aquatic ecosystems Cambridge Univ Press 2 ed 510 pp Kraines S B Yanagi T Isobe M Komiyama H 1998 Wind wave
21. avec la gamme des seuils d rosion pr sent e par Thomsen et Gust 2000 pour des limons Elle est plus coh rente avec les valeurs de la litt rature relatives aux marges continentales qu avec les seuils d rosion donn s pour des estuaires ou des zones c ti res g n ralement plus grands Le Normant 1995 Schaaf 1999 Alors que le premier crit re a t d termin partir du seul mod le hydrodynamique la simulation du transport a permis une premi re estimation du taux d rosion de la classe de particules consid r e Nous avons dans un premier temps suppos que ce taux tait proportionnel la fraction locale de vases dans le s diment superficiel pour prendre en compte la disponibilit relative de ces particules Le facteur de proportionnalit not ke a t d termin de mani re ce que le d p t global sur le domaine compense l rosion durant un cycle de mar e Les simulations conduites apr s cette calibration globale du mod le mettent en vidence des zones pr f rentielles de d p t en situation typique fig 2 15 tr s coh rentes avec les donn es s dimentologiques 2 16 Elles nous ont permis galement de montrer qu en situation d aliz moyen la mar e tait le moteur principal favorisant l rosion le m lange vertical et le d p t sur des fonds sup rieurs 20 m et que vent et mar e combinaient leurs influences sur des zones moins profondes Apr s cette premi re calibration du mod le
22. d hydrodynamique et de transport particulaire En physique on ne comprend que ce que l on est capable de mod liser Lord Kelvin La pr vision est un art difficile surtout lorsqu elle porte sur l avenir Sir W Churchill 21 Hydraulique num rique canaux estuaires Mod lisation hydrodynamique de l estuaire du fleuve Gambie Ouillon et Caussade 1991 Mes premiers travaux l IMFT ont concern l adaptation l embouchure du fleuve Gambie d un code aux l ments finis r solvant les quations 2D horizontales d coulement en eaux peu profondes Il s agissait de reconstituer les champs hydrodynamiques et de Mati res En Suspension MES dans le panache fluvial afin d aider l interpr tation de deux images SPOT trait es au CESR Les d veloppements num riques ont t r alis s partir du code MEFAME M thode aux Elements Finis Appliqu e la Mod lisation Environnementale qui avait t tabli par Lin suivant la structure du programme MEF propos par Dhatt et Thouzot 1981 Ce code r solvait initialement les quations d coulements 2DH surface libre en milieux ferm s lacs Son application au fleuve Gambie m a notamment conduit mettre au point un mod le 1D pour reproduire la propagation de la mar e dans l estuaire le couplage des mod les 2DH et 1D fig 2 1 et l adaptation du mod le 2D des fronti res oc aniques ouvertes Un mod le de transport pour un scalaire passif sans prise
23. de surface L tape de correction atmosph rique est primordiale car 90 environ du signal lumineux capt par le satellite provient de l atmosph re Antoine et al 2003 Les corrections atmosph riques des images trait es au LSEET ont t r alis es l aide d un mod le de transfert radiatif d velopp au Laboratoire d Optique Atmosph rique de Lille le code 6S Vermote ef al 1997 L inversion des donn es a ensuite t effectu e partir de lois empiriques que nous avons tablies localement J ai par ailleurs propos une nouvelle m thode d inversion semi analytique adapt e des eaux peu turbides et stratifi es Algorithme optique pour la concentration en MES dans le panache du Rh ne et inversion d images Ouillon et al 1997 Forget et Ouillon 1998 Les mesures r alis es avec J M Froidefond nous ont permis de proposer des algorithmes d inversion empiriques pour les concentrations en Mati res En Suspension dans le panache du Rh ne Ces algorithmes sont obtenus en convoluant les spectres de r flectance et la sensibilit spectrale de la bande du capteur consid r e cf ex fig 3 2 et 3 3 Les algorithmes ont t appliqu s des images du panache du Rh ne Deux images SPOT prises les 10 et 26 nov 1994 ex fig 3 4 ont d abord t trait es L estimation des concentrations a t consid r e correcte un facteur 2 pr s Ouillon ef al 1997 Ce travail a ensuite t tendu des
24. de d p t et d rosion Le troisi me param tre majeur du mod le est le taux d rosion not ke qui multipli par l exc s de cisaillement adimensionnel permet d estimer le flux particulaire eq 8 dans Douillet et al 2001 Une premi re calibration globale de ces param tres a t r alis e dans le cas d un for age par la mar e et un aliz moyen typique de mani re ce que 1 la r partition des d p ts calcul s par le mod le soit coh rente avec la distribution du pourcentage de vase dans le s diment superficiel et 2 le bilan s dimentaire soit globalement l quilibre rosion d p t pour l ensemble du domaine et pour un cycle de mar e Pour v rifier le crit re 1 nous avons analys la distribution de contrainte moyenne pendant un cycle de mar e en regard de la distribution du taux de vases dans le s diment superficiel Sur les zones o le pourcentage de vase est inf rieur 10 signalant ainsi des zones pr f rentielles d rosion pour les particules fines le cisaillement moyen est sup rieur 0 01 N m D autre part sur les zones pr f rentielles de d p t pourcentage de vase sup rieur 30 le cisaillement moyen est inf rieur 0 02 N m L estimation de la contrainte seuil sur l ensemble du domaine nous a conduit une valeur interm diaire de 0 017 N m cf fig 2 14 Cette valeur bien qu assez faible en regard des seuils indiqu s dans la litt rature est cependant coh rente
25. donn es spatiales est une voie privil gi e qui permettra lorsque les synergies seront suffisamment d velopp es d affiner les mod les et ainsi d aller au del dans la compr hension des processus Cette approche ne se substitue pas aux tudes classiques de 54 processus elle les compl te et participe m me aux tudes de processus L analyse de l rodabilit des fonds d termin e num riquement en regard des donn es s dimentologiques en est un exemple significatif Analyse des variations saisonni res et interannuelles des param tres physique temp rature salinit turbidit du lagon Douillet et al soumis Ouillon ef al en pr paration pour Marine Geology Dans le Pacifique sud ouest entourant la Nouvelle Cal donie le signal ENSO El Ni o Southern Oscillation modifie sensiblement la distribution saisonni re des param tres physico chimiques de l oc an Pour en tudier l influence au sein du lagon distinguer les variations saisonni res des variations interannuelles de ces param tres et d crire globalement le fonctionnement physico chimique du lagon 22 campagnes de mesures de salinit temp rature et turbidit r alis es l aide d une sonde CTD pendant la p riode 1997 2001 ont t analys es Douillet et al soumis Coral Reefs Ouillon ef al en pr paration Nous en reprenons ici les principales conclusions Gouriou et Delcroix 2002 ont montr que les anomalies de salinit dues E
26. driven circulation on the coral reef at Bora Bay Miyako Island Coral Reefs 17 133 143 Krone R B 1962 Flume Studies of the Transport of Sediment in Estuarial Shoaling Processes Tech Rep Hydraulic Eng Lab and Sanitary Eng Res Lab Univ California Berkeley CA Lafon V Froidefond J M Lahet F Castaing P 2002 SPOT shallow water bathymetry of a moderately turbid tidal inlet based on field measurements Remote Sensing of Environment 81 1 136 148 Lahet F 1996 Signatures optiques des mati res en suspension en milieu c tier physique de la mesure Rapport de stage DEA Sciences de l Environnement Marin Lahet F 1999 Caract risation optique d eaux c ti res m diterran ennes mesure mod lisation et inversion des r flectances Application aux observations satellitales Th se Universit de Toulon et du Var Lahet F Ouillon S Forget P 2000 A three component model of ocean colour and its application in the Ebro river mouth area Remote Sensing of Environment 72 2 181 190 Lahet F Forget P Ouillon S 2001 Application of a colour classification method to quantify the constituents of coastal waters from in situ reflectances sampled at satellite sensor wavebands Int J of Remote Sensing 22 5 909 914 Lahet F Ouillon S Forget P 2001 Colour classification of coastal waters of Ebro river plume from spectral reflectances Int J of Remote Sensing 22 9 1639 1664 Larcombe P Ridd P V Prytz A W
27. embouchure de l Ebre principal fleuve espagnol d bouchant en M diterran e Au cours du XX me si cle les apports de l Ebre au domaine marin ont connu une forte diminution cons cutive l am nagement du bassin versant L utilisation simultan e de donn es in situ satellitales et num riques a servi de socle notre tude relative l impact actuel du fleuve sur le milieu marin 1999 2000 a constitu une p riode charni re pour le laboratoire comme pour moi Les grands programmes europ ens au sein desquels nous avions travaill depuis 1993 taient termin s et les deux tudiantes que j avais co encadr es au cours du programme FANS ont soutenu leur th se en 1999 pour Florence Lahet et en 2000 pour Nathalie Durand Le LSEET n avait alors momentan ment plus de grand projet f d rateur en oc anographie c ti re comme MEDDELT et FANS l avaient t C est cette poque que j ai entam deux nouvelles collaborations ext rieures l une avec Anne Petrenko du Centre Oc anologique de Marseille COM dans le cadre double du programme SARHYGOL soutenu par le chantier Golfe du Lion du PNEC et du programme SARHYM soutenu par le PATOM l autre avec Renaud Fichez et Pascal Douillet de PUR CAMELIA de l IRD dans le cadre du chantier Nouvelle Cal donie du PNEC Le programme SARHYGOL Suivi Automatique et R gulier de l Hydrologie du GOLfe du Lion consistait effectuer des mesures de courant via l ADCP de coque du T thy
28. environ 2000 km Ce site qui inclue les baies de Noum a et les baies adjacentes o vivent plus de la moiti de la population de Nouvelle Cal donie a t choisi parce que le programme vise valuer les impacts anthropiques sur le milieu c tier Pour quantifier l effet de perturbations naturelles ou anthropiques sur les ressources des cosyst mes coralliens il faut mettre en place des moyens de mesures et d observation efficaces et autant que possible peu on reux La t l d tection satellitale sans se substituer aux mesures de terrain peut r pondre en partie ce besoin Il faut en parall le d finir des outils permettant de mieux comprendre le fonctionnement de ces cosyst mes et de simuler leur volution sous l effet de contraintes ext rieures variables La mod lisation est l outil privil gi de compr hension et de simulation Ma participation PUR CAMELIA et au chantier PNEC avait pour objectif de mettre en place une tude int gr e du transport particulaire s appuyant la fois sur la mod lisation la t l d tection et les mesures de terrain dans le cadre d un travail d quipe Les d veloppements de chacun de ces axes ainsi que leur synergie ont donn lieu plusieurs projets de recherche compl mentaires cf p 2 financ s e par l ACI Observation de la Terre en t l d tection projets ID ROM en 2001 2002 et BISSECOTE en 2004 2005 e par le programme ZoN Co en mod lisation
29. et a 440 sont comparables celles cit es dans la litt rature pour des panaches fluviaux et peu sensibles aux variations de chla Les variations spectrales de l indice de r fraction des s diments ont t tudi es partir des valeurs estim es de ay 440 et des concentrations en chlorophylle a et en s diments cf fig 3 16 Nous discutons enfin dans Lahet et al 2000 la param trisation du compartiment phytoplanctonique et de la r flectance dans le mod le optique 1 18 D E Fig 3 16 Variation spectrale de l indice ste de r fraction des s diments m d duite ee de l inversion optimis e des spectres de B Chezz Fl r flectance mQ ES pe NT Ze TT 1 06 L 1 1 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength nm Citations Zhang et al 2002 Lafon et al 2002 Doxaran et al 2003 Zhang et al 2003 Zhan et al 2003 Classification optique d eaux c ti res et application pour l inversion de donn es multispectrales Lahet ef al 2001 b La m thode de travail que nous avons fr quemment adopt e sur l Ebre durant les campagnes Fliper 1 et Fliper 3 consistait suivre depuis le petit matin une bou e l ch e dans le panache aussi pr s que possible de l embouchure et effectuer r guli rement le long de sa trajectoire des mesures 44 hydrologiques et optiques Un des enseignements de cette m thode fut pour moi de v rifier que les m mes couleurs d eaux typ
30. et de la validation des mod les de transport de particules coh sives vases et non coh sives sables sur la base de s ries de mesures ex ajustement des contraintes seuil de d p t et d rosion par zones e Impl mentation moyen terme dans le mod le hydros dimentaire de la mod lisation de certains processus non encore int gr s telle et la pr sence de s diments mixtes interactions 62 sable vase masquage sur le fond e Il sera galement important de d finir une repr sentation r aliste multiclasses d une granulom trie tendue sur la base de mesures achat d un granulom tre laser in situ en 2004 La variabilit spatio temporelle du vent qui est troitement d pendante de la complexit g omorphologique de la c te d coupage relief constitue un for age essentiel en oc anographie c ti re Cette r gle est encore plus vidente en Nouvelle Cal donie o le relief abrupt peut modifier localement le r gime de vent Le couplage du mod le de circulation c ti re un mod le m t orologique local devrait donc permettre de faire largement progresser la pr cision du mod le dans les zones les plus proches de la c te et donc les plus expos s aux apports terrig nes et anthropiques Nous utiliserons pour cela le code RAMS Regional Atmospheric Modeling System d velopp l Universit du Colorado Boulder Ce mod le doit permettre de calculer un champ de vent r aliste 10 m d altitude qui sera ut
31. et valider le mod le cf 3 2 Les travaux r alis s peuvent tre consult s dans Arnoux Chiavassa 1998 et Arnoux Chiavassa ef al 1999 2000 2003 Dans le prolongement de ces participations j ai ensuite co encadr avec P Frauni les DEA d A Paulmier 1999 puis de G Reffray 2000 respectivement sur la mod lisation du transport particulaire et sur la mod lisation haute pr cision du panache du Rh ne toujours sur la base d OCKE3D Dans une premi re partie G Reffray a compar plusieurs sch mas num riques limiteurs de flux sur deux cas tests le transport d un profil en marche d escalier et celui d un pic de concentration dans un fluide tournant en prolongement des travaux d Arnoux Chiavassa Dans une seconde partie Reffray a poursuivi la simulation et l analyse du panache du Rh ne dans un cas sans vent et pour la situation r elle du 29 mars 1999 Le cas d un d bit constant du Rh ne 2500 m s en l absence de vent montre clairement la circulation anticyclonique de surface se prolongeant en courant c tier fig 2 10a voir aussi fig 3 5 La fig 2 10b montre qu un courant de retour parall le la c te et dirig vers l embouchure est observ en zone littorale l ouest de l embouchure Nous pensons que la divergence des courants littoraux illustre la morphologie du delta l ouest de l embouchure l rosion doit tre maximale dans la zone de divergence des courants littoraux et les courants parall les l
32. fonds partir d images MERIS C3 Couplage T l d tection mod lisation pour l tude de la dynamique s dimentaire Volet C APPLICATIONS Projet BISSECOTE Fig 5 1 Sch ma d organisation du Projet BISSECOTE ACI Observation de la Terre Volet FONDS Les travaux fondateurs concernant l influence des petits fonds sur la r flectance de surface Lyzenga 1978 Philpot 1989 ont permis l mergence r cente d applications de la t l d tection en milieux coralliens e g Maritorena ef al 1994 L estimation de la couverture des r cifs coralliens a t r alis e partir d images SPOT ou Landsat TM ref in Lubin et al 2001 Des radiom tres imageurs hyperspectraux ont t utilis s pour cartographier phytobenthos et coraux Ces applications se sont appuy es sur les mesures hyperspectrales des diff rents types de coraux algues et herbiers Holden et Ledrew 1999 Hochberg et Atkinson 2000 Dans ces travaux le sable ou la vase en pr sence est g n ralement consid r comme uniforme sur un site donn alors que plusieurs classes d algues et de coraux sont distingu es et que des travaux ont report des propri t s optiques tr s vari es de diff rentes roches meubles Siegel 1989 En ce qui concerne les fonds peu profonds les volets Al et A2 du projet visent identifier les roches meubles nues et occup es par du phytobenthos partir de donn es hyper et multispectrales dans la g
33. in a coral reef lagoon New Caledonia SW Pacific Analysis of a 5 year series of field data En pr paration pour Marine Geology Ouillon S Douillet P Chevillon C Andr fou t S Bouron Morin B Spatial variability of turbidity and erosion rate in a lagoonal system New Caledonia SW Pacific En pr paration pour Continental Shelf Research Ouillon S Lucas Y Chevillon C Hyperspectral identification of sand at visible wavelengths in a remote sensing perspective over shallow waters En preparation pour Marine Geology Partheniades E 1965 Erosion and Deposition of Cohesive Soils J Hydraulics Division ASCE 91 105 139 Patankar S V Spalding D B 1972 A calculation procedure for heat mass and momentum transfer in three dimensional parabolic flows Int J Heat Mass Transfer 15 1787 Patankar S V 1980 Numerical heat transfer and fluid flow Series in computational methods in mechanics and thermal sciences Minkowycz and Sparrow Editors Paulmier A 1999 Mod lisation du transport de mati res en suspension dans le panache du Rh ne LSEET rapport de stage de DEA M canique Philpot W D 1989 Bathymetric mapping with passive multispectral imagery Applied Optics 28 8 1569 1578 Pinazo C Bujan S Douillet P Fichez R Grenz C Maurin A 2004 Impact of wind and freshwater inputs on phytoplankton biomass in the coral reef lagoon of New Caledonia during the summer cyclonic period a coupled 3D biogeochemical model
34. la colonne d eau est d termin par optimisation Trois formulations simples ont t test es pour exprimer ce facteur partir d une constante et ventuellement de param tres suppl mentaires profondeur du disque de Secchi ou concentration locale en MES Dans les trois cas la constante a t d termin e comme celle qui procure la corr lation maximale entre r flectance de surface et concentration optiquement quivalente Il s agit d une constante d finie pour une longueur d onde ou une bande spectrale donn e puisque les propri t s d absorption et de diffusion de la lumi re par l eau marine qui la conditionnent implicitement varient avec la longueur d onde Mon objectif tait de proposer une m thode qui puisse tre mise en uvre simplement pour l interpr tation des donn es satellitales et qui ne soit pas 38 r serv e aux opticiens participant une utilisation plus tendue des donn es de t l d tection encore trop sous employ es par les th maticiens La m thode Cor est d crite en d tail dans l article joint en annexe Elle am liore tr s sensiblement l inversion des donn es en milieu relativement peu turbide voir notamment la fig 3 Ouillon 2003 Chaque canal correspondant une concentration pond r e sur une profondeur diff rente cette m thode permet en outre de reconstituer en chaque point d une image un profil sch matique de concentration en MES sur deux SPOT XS ou trois TM couches superpos
35. les eaux fluviales plus l g res que les eaux marines d crivent apr s l embouchure un tourbillon de surface anticylonique dans l h misph re nord qui se prolonge en un courant c tier La transition entre le tourbillon anticyclonique et le courant c tier est abrupte et impose une trajectoire cyclonique des masses d eau associ e des mouvements de downwelling cf fig 2 10 La forme du panache et son extension spatiale est d termin e par le nombre de Froude F vitesse de l coulement c l rit des ondes baroclines et contrainte par le vent et la circulation g n rale Leur simulation num rique constitue encore un test pour le num ricien tant donn es les difficult s de repr senter correctement les interfaces et leur dynamique avanc e d un front ainsi que la transition d un r gime hydrodynamique sur critique F gt 1 un r gime sous critique F lt 1 qu un panache conna t fr quemment en milieu microtidal Les d fis pos s aux mod lisateurs physiciens concernent essentiellement les sch mas num riques et la mod lisation de la turbulence Par exemple Oey et Mellor 1993 ont montr qu un mod le de turbulence adapt permettait de reproduire des m andres dans le courant c tier et le d tachement de poches d eau peu sal es Philippe Frauni est arriv au LSEET en 1993 muni d un code tridimensionnel OCKE3D en volumes finis et coordonn es cart siennes d riv d un code anglais et adapt la simulation des
36. parti entre la maitrise PAMOA 80 la licence PAMOA 10 et le DEUG 10 De 1999 2001 il a t r parti entre la maitrise PAMOA 60 le DESS Mesure Instrumentation Surveillance Sol Atmosph re Oc an 20 ouvert en septembre 99 et le DEUG 20 Services d enseignement environ 200 h eq TD par an de 1993 2001 Cycle Mati res C h an TD h an TP h an P riode 3 me Codes de calcul Phoenics Fluent 3 12 1999 2001 T l d tection 6 18 1999 2001 Initiation Matlab 6 1999 2001 2 me M canique des fluides 20 40 1993 2001 Calcul num rique 15 20 1993 2001 Dynamique des Fluides 20 2000 2001 G ophysiques Physique statistique 15 15 1993 2000 40 1993 2001 M t orologie 20 1997 1999 15 1993 1999 T l d tection 3 25 1993 2001 ler Physico chimie du milieu naturel 30 2000 2001 Physique 40 1993 1998 Compl ments de math matiques 8 1994 1995 Activit s p dagogiques Outre la r daction de fascicules d enseignement dont la liste est consign e ci dessous les efforts p dagogiques des ann es 1993 2001 ont t concr tis s par les points suivants Cr ation de Cours et TP de Code de calcul en m canique des fluides l ENSEEIHT en 1993 en collaboration avec D Dartus puis l UTV acquisition du code PHOENICS l UTV en 1994 puis acquisition du code FLUENT en 1999 Cr ation de Cours en Physique statistique et en T l d tection Cr ation de TD en M canique des fluides Physique statisti
37. partir de 14 stations de v rit mer est de 17 5 pour les eaux dont la profondeur est sup rieure 14 m ou sup rieure 10 5 m lorsque la turbidit est sup rieure 1 FTU Une application de cet algorithme est pr sent e au chapitre 4 41 3 0 y 416782 x 17913 x 35 299 x 0 2147 2 5 Fig 3 11 Algorithme empirique turbidit r flectance dans le lagon de Nouvelle Cal donie pour la bande 2 de Landsat 7 ETM Enhanced Thematic Mapper 2 0 Averaged Turbidity 0 5m FTU an W 0 0 004 0 008 0 012 0 016 In situ Rrs L7b2 sr Algorithme optique de la turbidit dans le lagon de Suva Viti Levu Iles Fidji non publi Contrairement au lagon de Nouvelle Cal donie qui est le principal site atelier de l UR CAMELIA les zones urbanis es du lagon de l le de Viti Levu aux Iles Fidji fig 3 12 n ont fait l objet que de tr s peu d tudes Morrison et Rao 1994 Les principaux travaux publi s mettent en vidence un niveau de contamination lev en TBT dans les s diments de Suva Harbour et dans des crabes consomm s par la population locale et des concentrations importantes en m taux lourds dans les s diments et dans les tissus de mollusques que la population consomme avec tous les risques de toxicit qui peuvent en d couler Dans ce contexte UR CAMELIA a mis en place une tude environnementale du lagon de Suva Harbour en partenariat avec l University of South Pacif
38. projet nous aborderons ainsi au cours des 4 prochaines ann es 1 la quantification des apports oc aniques par dessus la barri re r cifale dans les lagons les hautes et atolls et l impact de ces apports sur la s dimentologie d arri re r cif 2 les conditions de remise en suspension et la quantification des flux d rosion en fonction du substrat et du s diment superficiel en milieux coralliens 3 l influence des vagues de vent sur les flux particulaires en zone de fond 4 l analyse du temps de r sidence des particules dans l eau en lien avec les mesures radiochimiques 5 l impact de la stratification thermique et ou haline sur la turbulence sur les changes verticaux et donc sur la distribution de particules dans la colonne d eau et 6 la caract risation des apports particulaires oliens la zone c ti re Cette liste n est pas exhaustive Il ne s agit pas pour moi de d velopper seul les recherches sur ces sujets mais de mettre en place ponctuellement pour chacun des processus cibl une ou plusieurs collaborations fran aises ou internationales qui me paraissent pertinentes de participer aux recherches et de coordonner les diff rents partenariats mis en oeuvre Quatre des six tudes de processus pr sent es ci dessous ont t int gr es en f vrier 2004 la r ponse l appel d offres du Programme National Environnement C tier PNEC pour la p riode 2004 2007 Chantier Nouvelle Cal donie r dig
39. que la colonne d eau r chauff e enti rement dans les zones peu profondes est plus homog ne De ce fait la temp rature est plus homog ne en surface qu au fond du lagon La distribution spatiale de turbidit r sulte de l action des courants induits par la mar e et par le vent de l influence des vagues par petits fonds et des apports par les rivi res En dehors des temp tes la dynamique particulaire est contrainte par la remise en suspension des particules leur transport et leur d p t Des fortes variations de turbidit sont observ es court terme et sur de courtes distances Elles s expliquent par les ph nom nes m t orologiques et hydrologiques 59 climatiques mais aussi par les fortes variations de la bathym trie de la topographie et de la nature des fonds La variabilit interannuelle de turbidit se traduit a la fois sur le niveau moyen de turbidit tr s sensible l occurrence des crues et sur la distribution verticale de turbidit Les apports de s diments par les rivi res sont accrus en p riode La Ni a ou neutre la stratification en turbidit augmente en p riode La Ni a fig 4 9 La remise en suspension qui organise le faci s s dimentaire est en revanche accrue par les vents plus forts en p riode El Ni o Conna tre les variations interannuelles de T S et de la turbidit au sein du lagon sera en particulier utile dans l analyse des crit res favorables au blanchissement de coraux ou
40. rapport de stage de DEA IMFT 1989 OUILLON S CAUSSADE B Mod lisation math matique de l hydrodynamique et du transport d un constituant passif dans l estuaire du fleuve Gambie aide l interpr tation d images satellitaires rapport H 1 IMFT 1990 LINE A OUILLON S Code MEFAME M thode Aux El ments Finis Appliqu e la Mod lisation Environnementale Pr sentation rapport interne IMFT 1990 OUILLON S MAILLARD S Initiation au code PHOENICS rapport interne IMFT 1991 OUILLON S Mod lisation math matique de l hydrodynamique surface libre et du transport en suspension de s diments non coh sifs aide l interpr tation d images spatiales Th se de Doctorat de l INPT n 694 Sp cialit Physique et Chimie de l Environnement IMFT 1993 Autres communications colloques s minaires OUILLON S DARTUS D Initiation l utilisation du code PHOENICS S minaire IMFT 1992 OUILLON S Hydrodynamique et transport de mati res en suspension l embouchure du fleuve Gambie poster Journ es d changes du CRAM Tunisie 1992 OUILLON S Mod lisation d coulements c tiers surface libre et de transport de suspensions non coh sives Journ es de la M canique des Fluides Num rique IMFT Toulouse 1993 BROCHE P DEVENON J L GAGGELLI J DE MAISTRE J C FORGET P OUILLON S Courantom trie de surface par radar VHF Principes et exemple Observation du panache du Rh ne Colloque Dynamique Oc aniqu
41. shallow water quality parameters by means of remote sensing Progress in Physical Geography 27 1 24 43 Lubin D Li W Dustan P Mazel C H Stamnes K 2001 Spectral signatures of coral reefs features from space Remote Sensing of Environment 75 127 137 Luce H Fukao S Dalaudier F Crochet M 2002 Strong mixing events observed near the tropopause with the MU radar and high resolution ballon techniques J Atmos Sci 59 2885 2896 Lyzenga D R 1978 Passive remote sensing techniques for mapping water depth and bottom features Applied Optics 17 3 379 383 Maidana M A Naudin J J Espino M Garcia M A Sanchez Arcilla A 2002 Feasibility and usefulness of steady state calculations of the mean circulation in the vicinity of the Ebro mouth Model tests against field data Continental Shelf Research 22 2 229 245 Marcer R 1991 Mod lisation num rique des coulements en milieu c tier m diterran en Etude de l interaction des processus physiques et biologiques Th se de l Universit d Aix Marseille IT Maritorena S Morel A Gentili B 1994 Diffuse reflectance of oceanic shallow waters influence of water depth and bottom albedo Limnology amp Oceanography 39 7 1689 1703 Marsaleix P Estournel C Kondratchoff V V hil R 1998 A numerical study of the Rh ne river plume J Mar Systems 14 99 115 75 Martel C 1990 Analyse g om trique et physique d images d observation de la terr
42. th se d Aymeric Jouon 2003 2006 e parla NASA en ce qui concerne le lien mod lisation t l d tection 2004 2007 Depuis 2001 la gestion de projets fait ainsi partie de mes activit s Les projets ID ROM puis BISSECOTE m ont initi s l laboration et la direction de projets En 2003 suite aux travaux que nous avions entrepris en commun Ouillon ef al 2004 Serge Andr fou t nous a demand de rejoindre une quipe internationale pour participer un projet concernant l utilisation conjointe de mod lisation num rique et de t l d tection en milieux coralliens Par ce projet financ par le prestigieux programme interdisciplinaire IDS de la NASA le lagon de Nouvelle Cal donie devient l un des 3 sites pilote d tude des milieux coralliens de la NASA avec la Grande Barri re de Corail et l ensemble des Cara bes Ce projet conf re ainsi un label de reconnaissance internationale 19 du site parmi la communaut des chercheurs en milieux coralliens Outre les aspects financiers le projet va galement nous permettre de travailler avec des quipes renomm es liste p 2 22 S Baie de Boulari f23 s 164 E 165 E 166 E 167 E 168 4 4 4 4 F 22 30 D Passe de We EN Boulari T 0 10 20Km L 1 J 166 10 166 20 166 30 L L L Fig 1 1 Lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie Emplacements des stations de mesure courantom tre station m t orolo
43. un cart d un facteur 7 entre les estimations de concentration a l quilibre a am o o o s o Lai o a o 2 o o 1 0 2 0 c e 1 0 a o evoret errer c x h 9 0 d x h 67 5 Fig 2 9 D veloppement des profils de concentration de sable fin dsj 0 123 mm en canal en situation de d p t net Les courbes correspondent aux simulations les symboles aux r sultats exp rimentaux de Jobson et Sayre 1970 Citations Ashley et al 1999 Fang et Wang 2000 Cao et Carling 2002 Remarque l article Ouillon et Le Guennec 1996 a t publi en fran ais dans une revue anglo saxonne Prolongements amp Applications Mon apprentissage du code PHOENICS avec D Dartus et les d veloppements que j ai apport s ont eu d autres implications que les seuls travaux de recherche conduits dans ma th se en enseignement l ENSEEIAT puis en recherche l IMFT En 1991 alors que j tais moniteur l ENSEEIHT nous avons mis en place avec Dartus un cours de code de calcul industriel en m canique des fluides dans l objectif d apprendre aux tudiants utiliser un outil alors en plein essor dans l industrie et porter une analyse critique sur les r sultats des simulations Ce cours a t illustr par un polycopi 25 r f renc l ENSEEIHT Dartus et Ouillon 1991 et a t l un des ferments qui a permis la mise en place de l option M canique des Fluides Num rique en troisi me ann e du D partement Hydraulique M ca
44. 0 BROCHE P GAGGELLI J DE MAISTRE J C DEVENON J L FORGET P ROUGIER G OUILLON S ARNOUX S REY V BAECKEROOT A BAGHDADI N FRAUNIE P Remote sensing of a river plume by VHF doppler radars WMO IOC Workshop Operational Ocean Monitoring using Surface based Radars World Meteorological Headquarters Gen ve 6 8 mars 1995 FORGET P OUILLON S Distribution de Mati res En Suspension au d bouch du Rh ne par imagerie SPOT et Landsat TM poster Int Symp Operational oceanography and satellite observation Biarritz 16 20 oct 1995 OUILLON S FORGET P DURAND N GAGGELLI J NAUDIN J J Suspended matter distribution in the Ebro river plume by use of SPOT XS data poster 4th Int Conf Remote Sensing for Marine and Coastal Environments ERIM Orlando 17 19 mars 1997 11 c 5 c 6 c 7 c 8 c 9 c 10 c 11 c 12 c 13 c 14 c 15 ARNOUX CHIAVASSA S DURAND N REY V OUILLON S DEVENON J L FORGET P FRAUNIE P BROCHE P FIANDRINO A DANAILA I ANGOT P NAUDIN J J Analysis of the vertical dispersion in a river plume discharging in a microtidal sea Eur Geoph Soc XXIII Gen Assembly Nice 20 24 avril 1998 ARNOUX CHIAVASSA S DURAND N DEVENON J L OUILLON S REY V FORGET P FRAUNIE P NAUDIN J J Dynamics of a river plume in Mediterranean sea when driven by wind Eur Geoph Soc XXIII Gen Assembly Nice 20 24 avril 1998 ARNOUX CHIAVASSA S BERRABAA S OUILLON S REY V
45. 002 Suspended Particles Their Role in Estuarine Biogeochemical Cycles Estuarine Coastal and Shelf Science 55 6 857 883 van Rijn L 1986 Mathematical modeling of suspended sediment in non uniform flows J Hydr Eng ASCE 112 433 455 Vasilkov A P Burenkov V I Ruddick K G 1999 The spectral reflectance and transparency of river plume waters Int J Remote Sensing 20 13 2497 2508 Verdier Bonnet C 1996 Mod lisation des coulements c tiers stratifi s surface libre et param trisation de la turbulence application la diss mination larvaire Th se Universit d Aix Marseille II Vermote E Tanr D Deuz J L Herman M Morcrette J J 1997 Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum 6S an overview IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 35 3 675 686 Viollier M Sturm B 1984 CZCS data analysis in turbid coastal water J Geoph Res 89 4977 4985 Wass P D Marks S D Finch J W Leeks GJ L Ingram J K 1997 Monitoring and preliminary interpretation of in river turbidity and remote sensing imagery for suspended sediment transport studies in the Humber catchment Science Total Env 194 195 263 283 Woodroffe C D 2000 Biogeomorphological Response to Tropical Coasts to Environmental Change Proc APN Survas LOICZ joint conf on Coastal impacts of climate change and adaptation in the Asia Pacific region CD Rom amp on line N Mimura amp H Yokoki eds K
46. 01 La synth se de mes activit s en t l d tection est pr c d e dans les trois paragraphes qui suivent d un rappel tr s succinct des principes de la t l d tection visible en zones c ti res Pour une pr sentation compl te du sujet je renvoie le lecteur int ress aux livres de Mobley 1994 et Kirk 1994 ou au document de synth se de l International Ocean Colour Coordinating Group IOCCG 2000 que l on peut t l charger gratuitement http www ioccg org La lumi re solaire directe et diffuse qui arrive la surface de la mer se r partit entre la lumi re r fl chie et la lumi re transmise la colonne d eau Les rayonnements transmis connaissent des fortunes diverses absorption et diffusion par les mol cules d eau et par toutes les substances en pr sence dans l eau et r flexion ou absorption par le fond Le rayonnement qui re traverse ensuite l interface eau air et qui ne repr sente qu une part infime du rayonnement solaire incident quelques traduit par la distribution spectrale de son nergie les capacit s d absorption et de diffusion de l eau et des substances dissoutes et particulaires pr sentes Le flux lumineux que re oit l il ou le radiom tre orient vers la surface de la mer est une luminance flux d nergie par unit de surface apparente de la source et par unit d angle solide en anglais radiance Le rapport de la luminance l clairement solaire en anglais irradiance est appel r flec
47. Algal biomass and sea surface temperature in the Mediterranean Basin Intercomparison of data from various sensors and implications for primary production estimates Remote Sensing of Environment 81 163 178 Broche P de Maistre J C Forget P 1983 Mesure par radar d cam trique coh rent des courants superficiels engendr s par le vent Ocean Acta 6 43 53 Broche P Devenon J L Forget P de Maistre J C Naudin J J Cauwet G 1998 Experimental study of the Rhone river plume I physics and dynamics Ocean Acta 21 725 738 Bunt J A C Larcombe P Jago C F 1999 Quantifying the response of optical backscatter devices and transmissometers to variations in suspended particulate matter Cont Shelf Res 19 1199 1220 Cao Z Carling P A 2002 Mathematical modelling of alluvial rivers reality and myth Part 2 Special issues Proceedings of the Institution of Civil Engineers Water and maritime engineering 154 4 297 307 Celik I Rodi W 1984 Simulation of free surface effects on turbulent channel flows Physico Chem Hydrodyn 5 3 4 217 227 Celik I Rodi W 1988 Modeling suspended sediment transport in nonequilibrium situations J Hydr Eng 114 10 1157 1191 Celik I Rodi W 1991 Suspended sediment transport for open channel flow J Hydr Eng 117 2 191 204 Chamley H 2000 Bases de la s dimentologie Dunod 2 dition 192 pp Chao S Y Boicourt W C 1986 Onset of estuarine pl
48. FRAUNIE P FIANDRINO A DANAILA I ANGOT P Modelling the vertical dispersion in a supercritical river plume discharging in a microtidal sea Oceanic fronts and related phenomena K Fedorov memorial Symp Saint Petersbourg 18 22 mai 1998 DAVIES A M DURAND N FORGET P FRAUNIE P OUILLON S XING J NAUDIN J J Suspended matter dispersion in a mediterranean ROFI Eur Geoph Soc XXIV Gen Assembly La Haye 19 23 avril 1999 DURAND N OUILLON S FRAUNIE P The Ebro delta plume 3D study from numerical modelling and field data 3 st Int Li ge Colloquium on Ocean Hydrodynamics Li ge 3 7 mai 1999 REFFRAY G DIMITROV G DEVENON J L FRAUNIE P OUILLON S FORGET P High order simulation of mediterranean river plumes JONSMOD MEDMOD 2000 La Londe les Maures 9 12 juillet 2000 DOUILLET P OUILLON S CORDIER E Modelisation of the transfer of dissolved and particulate material in the south western lagoon of New Caledonia 9 Int Coral Reef Symp ISRS Bali 23 27 oct 2000 OUILLON S DOUILLET P ANDREFOUET S Dynamics of suspended particulate matter in coral reef lagoons expos 2nd Pacific Ocean region Workshop Remote Sensing for Management of Coral Reefs and Sustainable Fisheries IOCCG University of Queensland Brisbane 30 sept 3 oct 2003 OUILLON S DOUILLET P SCHMIED L ANDREFOUET S CHEVILLON C JOUON A FICHEZ R An integrated study of fine suspended sediment transport in a coral reef lagoo
49. NSO dans l environnement oc anique de la Nouvelle Cal donie sont deux fois plus importantes que les variations saisonni res L analyse des 22 campagnes montre que les variations de salinit de surface dans le milieu du lagon sont coh rentes avec les variations de salinit m so chelle Apr s l pisode El Ni o de 1997 98 la d croissance de la salinit de surface commence d but 1999 en retard de 10 mois sur les variations de l Indice d Oscillation Australe SOI ou South Oscillation Index et en accord avec les variations r gionales La salinit moyenne dans le lagon est inf rieure de 0 2 en 1999 par rapport l ann e pr c dente en accord avec l anomalie de 0 15 estim e par Gouriou et Delcroix 2002 en milieu oc anique Au sein du lagon et plus sp cifiquement au voisinage des c tes la salinit de surface est fortement influenc e par les cons quences m t orologiques et hydrologiques d ENSO Durant un v nement El Ni o les apports en eau douce sont faibles sur la Nouvelle Cal donie l vaporation est accrue par des vents plus forts et une moindre couverture nuageuse les baies c ti res moins profondes sont donc plus sal es que le milieu du lagon Durant un pisode La Ni a les apports en eau douce augmentent l vaporation diminue ce qui induit dans les zones c ti res des salinit s inf rieures celle du milieu de lagon La salinit dans le lagon varie donc de la m me mani re qu l che
50. P Douillet amp A Jouon hydrodynamique calcul num rique UR CAMELIA G Tedeschi mod lisation atmosph rique amp L Schmied vagues LSEET LEPI USTV En mod lisation l objectif moyen terme est de disposer d un mod le hydros dimentaire calibr et valid des sites tudi s commencer par le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie c est dire qui reproduise avec une bonne fiabilit la circulation des masses d eau et les champs de vases et sables en suspension sous l effet des multiples for ages que constituent la mar e le vent les vagues les apports fluviaux et le cas ch ant la circulation g n rale Le mod le hydrodynamique 3D valid sur le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie d velopp par P Douillet en partenariat avec la DEL AO de l Ifremer est la base du mod le de transport particulaire Le mod le hydrodynamique voluera encore puisque P Douillet remplacera courant 2004 le mod le qu il avait d velopp par une version r cente de MARS3D en partenariat avec des chercheurs de l Ifremer F Dumas P Lazure P Garreau Ce mod le comprend notamment des mod les de turbulence de type k 1 ou k e plus adapt que le mod le de longueur de m lange jusqu pr sent op rationnel et des modules permettant de calculer l ge des masses d eau En parall le concernant plus sp cifiquement le transport particulaire nous travaillerons sur les points suivants e Poursuite de la calibration
51. RGET P DURAND N FIANDRINO A ARNOUX A LAHET F ROUGIER G GAGGELLI J Remote sensing and numerical modelling on the Ebro river plume in July 1997 FANS MAST3 Plenary Meeting Bangor Pays de Galles 6 8 mai 1998 13 BOURON MORIN B DOUILLET P OUILLON S CHEVILLON C FICHEZ R Mod lisation num rique du transport de vase et de sable dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie 27 Colloque de l Union des Oc anographes de France Villeneuve d Asq 5 7 sept 2001 PETRENKO A LEREDDE Y GARCIA N RIMMELIN P ROUGIER G ESTOURNEL C GAGGELLI J OUILLON S 2001 Suivi Automatique R gulier de Hydrologie du Golfe du Lion et Mod lisation poster Journ es de prospective du PATOM 11 12 octobre 2001 Paris OUILLON S DOUILLET P SCHMIED L Dynamique particulaire dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie mesures mod lisation et t l d tection S minaire Noum a 18 Sept 2002 FICHEZ R BREAU L MORETON B CHEVILLON C DOUILLET P OUILLON S The fate of terrigenous and anthropogenic metals in the South West lagoon of New Caledonia expos S minaire PECC Pacific Economic Cooperation Council Centre JM Tjibaou Noum a 4 8 nov 2002 PETRENKO A GAGGELLI J GARCIA N GOYER C LEREDDE Y OUILLON S RIMMELIN P ROUGIER G 2002 Suivi hydrologique et biog ochimique dans le Golfe du Lion les campagnes SARHYGOL Suivi Automatique R gulier de 1 Hydrologie dans le Golfe du Lion in Col
52. Sukhodolov et al 2002 Biron et al 2002 Yossef et Klaassen 2002 Sukhodolov et al 2004 Mod lisation 2DV du transport de s diments non coh sifs Ouillon et Le Guennec 1996 Un second module a t d velopp pour simuler le transport 3D de Mati res En Suspension non coh sives Nous avons introduit dans une quation de type advection diffusion d un scalaire les termes de glissement d une population de particules par rapport aux mouvements du fluide et les termes source et puits r sultant des processus d change de mati re entre l coulement et le lit en zone de fond Ce mod le a t test sur trois configurations correspondant des exp rience en canal une configuration l quilibre Milisic 1976 un coulement avec rosion d un lit affouillable sans charge initiale van Rijn 1986 et un coulement en situation de d p t net Jobson et Sayre 1970 Le cas d un coulement l quilibre et celui d une situation de d p t net sont illustr s respectivement en figures 2 8 et 2 9 Les analyses de sensibilit du mod le ont port 1 sur la repr sentation du flux turbulent de particules la diffusivit T tant exprim e partir de la viscosit turbulente v et du nombre de Schmidt et 2 sur la condition limite au fond v cm Le mod le k e a t employ pour calculer v Pour les sables de diam tre 130 um la comparaison des profils mesur s et simul s l
53. UNIVERSIT ou SUD TOULON VAR Habilitation Diriger des Recherches Sylvain OUILLON Transport de Mati res En Suspension en zones c ti res Etude int gr e par mesures t l d tection et mod lisation Mars 2004 TABLE DES MATIERES Premi re Partie RESUME DE CARRIERE ss 1 L Curriculum Vitae succint ensen en enr dunes soe rt teint ni Anen n dt nette 1 2 Contexte des activit s de recherche 2 2 1 Programmes et Financements sise 2 2 2 J Comit s Scientifiques ss e ene nonor eriin im cused frire ner ent tre dns teen eCie 2 2 3 Revue d ArICl S r nn E ne seancesstoncedesnacedesuasenecdnnoantlsedncausensedhdeseaneanddaseaenessterseee sens 3 24 ME XDETLISES mm MR EM ct Sevan Sa dick taal Sas A ME dR tA te 3 2 5 Participation aux campagnes de mesures 3 3 Encadrement Scientifique sed suisses tonte E N E anaes 5 31 Th ses SOULEMUIES oc muse tuent en intel dudit 5 322 Th Se n COUrS iii nier nent nue rente AE 5 3 3 Stages de DEA ou d PFE street R sa ft ms amine niet OSE 5 4 Activit s d enseignement ses 7 5 Liste des travaux et publications ss 9 Deuxi me Partie SYNTHESE DES TRAVAUX DE RECHERCHE 15 L Introduction ins ae rt eat CA ee ages A Re A Rats int 15 1 1 Dynamique particulaire en zones c ti res int r ts et enjeux iciicicicciciicicsicicnn 15 1 2 Objet et m thodes ses 16 1 3 Contexte et programmes its nd R RIRE rat Rte PRE MER ARR 17 1 47 Plant d la pr sent
54. University of South Florida le Laboratoire Arago de Banyuls le D partement de G ologie et d Oc anographie DGO de l Universit Bordeaux I le Centre Oc anologique de Marseille COM et l Universit de Polyn sie Fran aise Budget obtenu en 2001 100 kf Budget obtenu fin 2002 68 k cr dits vers s en 2004 ZoN Co Programme d analyse et de valorisation des ressources de Nouvelle Cal donie financ par les Minist res de la Recherche et de l Outre Mer ainsi que par le gouvernement et les Provinces de Nouvelle Cal donie Action de recherche depuis 2003 dont financement de th se Minist re de l Outre Mer MOM Projet Mod lisation 3D de la circulation lagonaire en milieux d atolls des Tuamotu Dir S Andr fou t 2004 tude pr liminaire 2005 2008 projet complet Participants E Deleersnijder Univ Catholique de Louvain Belgique K Maamaatuaiahutapu Equipe Terre Ocean Univ Polyn sie Francaise Tahiti G Remoissenet Service des P ches Tahiti D Buestel IFREMER Tahiti G Cabioch UR 055 Pal otropique IRD Noum a J Iltis US Espace IRD Tahiti P Douillet S Ouillon IRD Noum a Budget 13 k pour 2004 Projets termin s gt Programme National d Environnement C tier PNEC volet T l d tection et action de recherche SARHYGOL Suivi Automatique et R gulier de l HYdrologie du GOlfe du Lion du Chantier Golfe du Lion 1998 2001 Programme ATmosph re et Oc an
55. a Nouvelle Cal donie Les donn es acquises le 23 octobre de bonne qualit ont t retenues pour la calibration du mod le de transport Une carte de turbidit issue des donn es Landsat voir d tails de l inversion 3 2 a t utilis e avec les mesures in situ pour ajuster par Zones au sein du lagon l rodabilit des fonds qui est un param tre essentiel du mod le et qui tant donn e la forte h t rog n it des fonds lagonaires ne pouvait tre d finie que localement fig 4 6a Rappelons que l estimation de la turbidit partir de l image et de la loi d inversion que nous avions tabli pr sente une bonne pr cision puisque l erreur moyenne dans la d termination de la turbidit est de 17 5 pour les eaux dont la profondeur est sup rieure 14 m ou sup rieure 10 5 m lorsque la turbidit est sup rieure 1 FTU La simulation num rique de la circulation et du transport a t conduite sur l ensemble du mois d octobre 2002 Le mod le de transport a t appliqu la population caract ristique de particules fines diam tre moyen de 7 um en adoptant les contraintes seuils de d p t et d rosion d termin s en situation de for age typique Douillet et al 2001 20 a Percentage as oO 0 0 0 0 5 0 7 0 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 5 3 0 5 0 10 a b 166 10 E 166 20 E 166 30 E 166 40 E Fig 4 6 Calibration de l rodabilit dans le lagon par optimisation partir des do
56. a c te alimentent vers l ouest la pointe de Beauduc et vers l est la pointe du delta dessinant ainsi la courbe du trait de c te cf fig 4 1 A la suite de son stage de DEA Reffray a poursuivi ses travaux en th se sur le code SYMPHONIE Estournel et al 1997 Marsaleix et al 1998 dans le cadre d un partenariat entre le LSEET et le Laboratoire d A rologie Toulouse 40 35 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 km a km b Fig 2 10 Champ de vitesse horizontale et isohalines a en surface b 3 m de profondeur Reffray 2000 27 Mod lisation hydrodynamique du panache de l Ebre Durand 2000 Durand et al 2002 Le programme FANS Fluxes Accross Narrow Shelves financ par MAST III tait d di au domaine c tier soumis l influence de l Ebre Cette r gion caract ris e par un largissement du plateau continental a subi au cours du XX me si cle une diminution drastique des apports liquides et solides par le fleuve cons cutive aux am nagements du bassin versant L appauvrissement constat de la frange c ti re s est accompagn d une fragilisation du delta L un des objectifs du programme FANS tait de dresser un bilan des changes au large du delta de l Ebre La participation du LSEET consistait d terminer dans quelles circonstances le fleuve est capable de g n rer des flux particulaires significatifs vers le domaine hauturier et d en valuer l occurrence Le LSEET a particip deux campagnes de 12 jours d
57. age de particules biog nes La zonation du taux d rosion fig 4 6a pr sente une remarquable similitude de formes et de gradient avec le pourcentage de particules terrig nes que l on peut d duire de la figure 4 7 L analyse compar e de la distribution du taux d rosion avec d autres param tres ex diam tre s dimentologique moyen n a pas t probante Nous sugg rons donc que taille quivalente les particules fines terrig nes sont remises en suspension plus ais ment que les particules carbonat es Une s rie de mesures in situ par rodim tre serait utile pour distinguer les seuils de remise en suspension pour les deux types de particules qui sont suppos s gaux dans notre tude Ce travail est une tape suppl mentaire dans la mod lisation du transport de particules fines test e sur une classe de taille en attendant de conna tre la distribution de tailles effective dans la colonne d eau L impact d un vent variable sur la contrainte de cisaillement au fond et sur les pisodes d rosion et de d p t est pr sent en fig 4 8 pour une station lagonaire profonde 30 m pour une s quence de 4 jours en septembre 2000 La direction du vent est voisine de la direction de propagation de la mar e Lorsque le vent est sup rieur 5 m s 24 et 27 9 il ne se produit qu un pisode d rosion par cycle de mar e relativement fort En revanche par vent faible 25 et 26 9 il se produit deux cycles d rosion de plus faible am
58. al donie sera en revanche poursuivie court terme partir de s ries temporelles de mesures que nous continuons acqu rir 2 jours par mois Dans le prolongement de l article que nous avons soumis concernant la temp rature et la salinit et de l article en pr paration concernant la turbidit nous poursuivrons l tude des variabilit s physiques saisonni re et interannuelle du lagon en relation avec les physiciens hauturiers et les climatologues de l IRD UR 065 LEGOS et avec M t o France L analyse des variations spatio temporelles de la dynamique particulaire diff rentes chelles de temps de la p riode de la vague une chelle pluri annuelle en passant par l v nementiel est indispensable dans le cadre de ce projet puisqu elle sera n cessaire pour d convoluer avec plus de pr cision les variations saisonni res e g Schrimm et al 2002 et climatiques des effets anthropiques sur le transport particulaire Flux particulaires Bilans s dimentaires L estimation des flux sur un site demande la mise en synergie de mesures de terrain g n ralement ponctuelles ou verticales la description synoptique de surface permise par la t l d tection et la simulation 3D s appuyant sur les mod les outils d int gration appropri s En ce qui concerne le lagon de Nouvelle Cal donie la distribution g n rale des s diments superficiels r sulte des for ages hydrologiques et m t orologiques standards qui affectent ce site
59. amme visible Des donn es optiques et acoustiques RoxAnn seront compar es dans le cadre du volet A3 pour explorer ce que peut apporter leur synergie la caract risation des fonds leur classification et la d termination de certaines de leurs caract ristiques ex duret qui pourront tre int gr es terme dans un mod le de transport Cette tude devra notamment r pondre aux questions suivantes Les mesures acoustiques et optiques sont elles redondantes ou compl mentaires Quelles informations sp cifiques ou quels param tres suppl mentaires peut on obtenir de la synergie entre les deux techniques ex pour deux fonds sableux de m me composition identifi s par les deux techniques peut on estimer une hauteur de rugosit repr sentative des formes de fond rides ou dunes Ce travail sera effectu en collaboration avec C Chevillon 64 Volet B COLONNE D EAU Concernant la colonne d eau les travaux fondateurs en optique marine ont t focalis s sur les milieux hauturiers et les eaux dites du cas 1 e g Morel et Maritorena 2001 pour lesquelles toutes les composantes co varient avec les particules phytoplanctoniques Les eaux c ti res compositions et signatures optiques plus complexes dites du cas 2 font l objet d tudes approfondies depuis la fin des ann es 80 Sathyendranath ef al 1989 L identification des principaux groupes qui composent les biomasses phytoplanctoniques n
60. ans le panache de l Ebre sur le T thys II en nov 96 et en juillet 97 cf p 3 A cette ocasion nous avons effectu en grand nombre des profils CTD profils de salinit et temp rature des pr l vements d eau pour filtration et pes e et des mesures optiques pour pr parer l inversion de donn es satellitales en terme de concentration en MES Certaines journ es taient d di es suivant une m thode mise au point par Jean Jacques Naudin CNRS L O Banyuls au suivi pseudo lagrangien d une bou e d rivante pour d crire les processus de m lange dans une couche de surface d paisseur 5 10 m alors que le panache a une profondeur de l ordre de 2 m m thode pr sent e dans Naudin ef al 1997 Pour utiliser ces suivis dans l tude physique du panache N Durand a ajout au code un module de suivi lagrangien calcul pas pas de la trajectoire d un traceur localis Une illustration des mesures et simulations lagrangiennes est pr sent e en figure 2 11 trajectoire et 2 12 profils de salinit sur 6 stations eso oss ro Tos station A station B station C 0FF 8 2 rd 5 5 10 2 2 a 15 25 30 35 25 30 35 station D station E station F 0 uo 15 profondeur m tres 15 25 30 35 25 30 35 25 30 35 salinit ppm salinit ppm salinit ppm Fig 2 11 Trajectoire suivie par une bou e Fig 2 12 Comparaison de profils de salinit mesur s et d rivante le 7 11 96 mesures gras symbole
61. anthelles est provoqu par l augmentation de la temp rature de l eau et la modification d autres param tres physiques du milieu rayonnement UV salinit turbidit Un second probl me auquel les milieux coralliens ont faire face concerne les modifications du niveau de la mer qui sont attendues des ampleurs croissantes dans les d cennies venir Enfin ind pendamment des modifications climatiques les les comme toutes les zones c ti res connaissent une population croissante qui appelle un d veloppement conomique et une utilisation de plus en plus massive des ressources marines et terrestres En Nouvelle Cal donie o le nickel constitue la principale ressource du territoire l implantation de nouvelles mines pr vues moyen terme par exemple aura un impact sur les cosyst mes du lagon du fait des m taux dissous ou fix s sur les particules impact qu il faut valuer ce qui n cessite une bonne connaissance du fonctionnement physique et biologique du site Dans ce contexte un vaste programme d tude du lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie avait t initi en 1996 ECOTROPE l initiative de Jacques Clavier R Fichez en a repris la direction la fin des ann es 90 au sein de PUR CAMELIA de l IRD d une part et dans le cadre du chantier Nouvelle Cal donie du PNEC d autre part Le chantier du PNEC tudie plus sp cifiquement la partie sud ouest du lagon de la Grande Terre cf fig 1 1 d une superficie d
62. articipation au projet financ par la NASA voir p 2 concernant l utilisation conjointe de mod lisation num rique et de t l d tection en milieux coralliens reprend les actions de recherche du volet C du projet BISSECOTE Ce projet est dirig par S Andr fou t par ailleurs responsable de la mise jour de l atlas mondial des r cifs coralliens r alis galement pour le compte de la NASA Le projet a d marr en f vrier 2004 pour une p riode de 3 ans La sp cificit du financement NASA nous conduira utiliser pr f rentiellement des donn es MODIS capteur embarqu sur les satellites am ricains TERRA et AQUA Chuanmin Hu Univ of South Florida me formera au traitement des donn es MODIS en Floride d but 2005 Mesures Collaborations P Douillet UR CAMELIA C Dupouy LODYC IRD Noum a J Piazzola LSEET LEPI USTV L UR CAMELIA dispose d j d un parc d instruments mis en oeuvre par P Douillet sonde CTD multiparam tres profileur D ppler de courant turbidim tres station m t o Ce parc s est r cemment agrandi du fait du d veloppement r cent des mod les et des besoins aff rents houlom tre Aanderaa WTR9 fin 2001 spectroradiom tre et mat riel optique de base en 2002 station benthique multi instruments en 2003 1 courantom tre Sontek 1 capteur de pression ultra sensible 2 turbidimetres Le deuxi me projet ACI comprend le financement d un granulom tre de terrain LISST 100 Sequoia Inc
63. articulaire Douillet et al en pr paration pour J Atm Ocean Techn Rien d tonnant naturellement ce que le passage de l air l eau et de la paix du laboratoire aux branlades de la houle aliz enne r serve des surprises et oblige une si laborieuse mise au point Th odore Monod Plong es profondes La mesure des vagues dans le lagon n est pas si ais e que nous le pensions l origine La houle du large ne p n tre pas dans le lagon qui n abrite en g n ral que des vagues de vent d assez faible amplitude Le lagon se comporte pratiquement comme un lac vis vis des vagues tandis que les instruments de mesure c tiers sont g n ralement con us pour mesurer la houle en provenance de l oc an Pour valider un mod le de vagues sur l ensemble du lagon il nous faut mesurer les vagues en certaines zones cl s notamment dans la zone o elles sont d amplitude maximale or il est impossible de mesurer par 20 m de fond des vagues d amplitude 1 3 m D but 2002 l UR CAMELIA a acquis un houlom tre Anderaa Apr s quelques tentatives infructueuses cons cutives notre inexp rience nous avons trouv un site adapt qui a permis de r aliser des s ries de mesures non directionnelles de vagues point signal par une toile en fig 2 18 Il s agit d un r cif en d me un monticule qui monte des fonds de 20 m jusqu 2 m sous la surface suffisammment troit pour que nous puissions supposer y mesurer les vagues se propageant ju
64. articulate concentrations in water Applied Optics 19 2794 2800 Symonds G Black K P Young I R 1995 Wave driven flow over shallow reefs J Geoph Res 100 C2 2639 2648 Tait R J 1972 Wave set up on coral reefs J Geoph Res 77 12 2207 2211 Tartinville B Deleersnijder E Rancher J 1997 The water residence time in the Mururoa atoll lagoon sensitivity analysis of a three dimensional model Coral Reefs 16 193 203 Tartinville B Rancher J 2000 Wave induced flow over Mururoa atoll reef J Coastal Res 16 776 781 Tassan S 1994 Local algorithms using SeaWiFS data for the retrieval of phytoplankton pigments suspended sediment and yellow substance in coastal waters Applied Optics 33 12 2369 2378 Thomas S Ridd P V Day G 2003 Turbidity regimes over fringing coral reefs near a mining site at Lihir Island Papua New Guinea Mar Poll Bull 46 1006 1014 Thomsen L Gust G 2000 Sediment erosion thresholds and characteristics of resuspended aggregates on the western European continental margin Deep Sea Res I 47 1881 1897 Tolman H L 1991 A third generation model for wind waves on slowly varying unsteady and inhomogeneous depths and currents J Phys Oceanogr 21 782 797 Tolman H L 1999 User manual and system documentation of WAVEWATCH III version 1 18 NOAA NWS NCEP OMB Technical Note 151 97 pp available at http polar wwb noaa gov waves wavewatch wavewatch html Turner A Millward G E 2
65. ation ess amener Rene reden nene S NE mien 20 2 Mod les num riques d hydrodynamique et de transport particulaire iiciiiuees 21 2 1 Hydraulique num rique canaux estuaires ccccicccccccccccccccccccecccecseccecceccescecceeeees 21 2 2 Panaches fluviaux 2222549800007520 NA 3404200 tar Mn Mn ner ina varteetonessaNausrtadees 26 2 3 Lagon sud ouest de Nouvelle Cal donNie ccccccccccicicccicccciccceccccccccecceicecceeeaen 29 3 T l d tection visible et Mati res En Suspension en zones c ti res 35 Bile Mesure opti quez vs PR rates 9 MN Re te mn entendre reines nn dant at ant 36 3 2 Algorithmes bio optiques m thodes et applications ccciiiciicciciicciciicciccicceicieceass 37 3 3 Physique d 1a mesur rn n nent nt nn A A 43 Approche int gr e de la dynamique particulaire images mesures mod les et Analyses 48 Projet de recherche Dynamique particulaire en zone intertropicale 57 Doll Introductions ess mena ME Wea et nr ee RAPA et tte 57 5 2 Etudes de processus iii 59 5 3 D veloppements m thodologiques et Outils 62 54 Applications etcAnaly ses sc ire nn a ada are et a rte eine 66 5 5 Animation et Direction de la Recherche 67 Bibliographies os sis fente Rte nt sadessaashadpian crin nanealeeematste accu anse ete 71 ANNEXE Publications Premi re Partie RESUME DE CARRIERE
66. ation benthique UR CAMELIA L rodabilit des fonds superficiels d pend de multiples param tres parmi lesquels la nature et la consolidation des s diments superficiels la porosit le couvert benthique algal ou bact rien la pr sence d organismes bioturbateurs Yahel ef al 2002 Nous analyserons en d tail ces caract ristiques sur des stations vari es et repr sentatives du lagon en utilisant notamment une station benthique multi instrument e en cours d acquisition qui dispose d j d un courantom tre et de deux turbidim tres Nous tenterons d exprimer l rodabilit des fonds dont une calibration empirique a t r alis e Ouillon ef al 2004 en fonction de l origine terrig ne ou biog ne des particules et partir de param tres acoustiques duret des fonds fournie par le classificateur hydro acoustique RoxAnn et ou optiques Cette tude d marrera en 2004 Influence des vagues de vent sur les flux particulaire en zone de fond Collaborations L Schmied amp P Frauni LSEET LEPI Univ Sud Toulon Var P Douillet amp A Jouon UR CAMELIA Mis a part les apports par les rivi res qui ont une importance tr s pisodique le principal processus responsable de la turbidit en milieu corallien est la remise en suspension sous l effet combin des vagues de vent des courants g n r s par la mar e et par le vent et le cas ch ant de la houle du large Larcombe ef al 1995 2001 Orpin ef al 1999 Do
67. ation du transport particulaire dans le lagon de Noum a Rapport de stage DEA europ en Mod lisation de l Environnement Marin IRD LSEET Dargent C 1996 Contribution la mod lisation de la dispersion de polluants Etude du sillage autour d obstacles de forme parall l pip dique Th se de l Institut National Polytechnique de Toulouse I M F T Dartus D 1998 Habilitation a diriger des recherches INPT ENSEEIHT Dartus D Ouillon S 1991 Code de calcul cours polycopi ENSEEIHT 100 pp de Jong V N de Jong D J 2002 Global Change impact of inter annual variation in water discharge as a driving factor to dredging and spoil disposal in the river Rhine system and of turbidity in the Wadden Sea Estuarine Coastal and Shelf Science 55 6 969 991 Debenay J P 1987 Sedimentology in the South West Lagoon of New Caledonia SW Pacific J Coastal Res 3 77 91 72 Devenon J L Broche P de Maistre J C Forget P Gagelli J Rougier G 1992 VHF radar measurements in the Rhone river plume Water Poll Res Reports 28 75 87 D Ortenzio F Marullo S Ragni M Ribera d Alcala M Santoleri R 2002 Validation of empirical SeaWiFS algorithms for chlorophyll a retrieval in the Mediterranean Sea A case study for oligotrophic seas Remote Sensing of Environment 82 79 94 Douillet P Bargibant G Hoffchir C Laboute P Menou J L Panch J Y Tirard P 1989 Mesures de courant de mar e et de vent dan
68. ation les d veloppements pr vus court terme qui concernent l volution du mod le de turbulence d une part et d autre part la mod lisation atmosph rique r gionale Le mod le atmosph rique donnera acc s la distribution de vent sur le lagon alors qu pr sent les mod les de circulation et de vagues sont uniform ment forc s par le vent mesur en un point sur un il t central du lagon Ces perspectives sont pr sent es plus en d tail dans le chapitre 5 Les paragraphes suivants r sument les travaux de mod lisation entrepris depuis 2000 sur le lagon cal donien et pr sentent quelques r sultats titre d illustration 29 Bathym trie Vent 1980 90 s Mod le 3D 2004 Courants Mod le 3D 1999 Vagues Turbulence Mod le Wavewatch III gt k 1 2004 2002 2004 Transport particulaire E Mod le Vases 2000 Mod le Biog ochimique Mod le Sables 2001 Fig 2 13 Organisation des activit s de mod lisation physique au sein de VUR CAMELIA La circulation m so chelle n a pas d influence sur la circulation dans le lagon sud ouest qui n est ouvert l ext rieur qu au niveau des passes Mod lisation 3D du transport de s diments fins Douillet et al 2001 Les fonds du lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie sont tr s h t rog nes Vases et sable en proportion variable constituent les fonds meubles et de tr s nombreux autres types de substrats sont pr sents cora
69. ation pourrait avoisiner 20 de la hauteur significative de la houle incidente Tait 1972 Nous proposons de mettre en place en 2005 des instruments de mesure a haute et basse fr quences sur une portion test du r cif barri re de Nouvelle Cal donie courantom tres capteurs de pression sur une dur e suffisamment longue pour capter des trains de houle de hauteurs diff rentes Dans une premi re approche les courants mesur s sur la barri re seront analys s en fonction de la houle altim trie par Topex et du vent mesure locale et ou donn es altim triques pour tudier le d bit lin ique g n r par des houles de hauteur et direction variables en s appuyant sur la m thode test e par Andr fou t et al 2001 sur des atolls Cette approche globale permettra de valider ou de compl ter les mod les propos s par Symonds ef al 1995 ainsi que par Tartinville et Rancher 2000 Une g n ralisation l ensemble du r cif barri re permettra alors d estimer en utilisant les donn es de houle par altim trie les flux totaux g n r s par la houle dans le lagon sud ouest L introduction de la mod lisation de ces flux dans le mod le hydro s dimentaire 3D du lagon sud ouest sera alors envisag e Pour compl ter l approche globale une tude des processus de transformation de la houle sur le r cif sera conduite En effet si l on conna t assez bien les processus de d ferlement bathym trique sur des plages en pente douce en re
70. au vent fig 4 4 augmente l interaction entre Pupwelling c tier et le panache fluvial et limite l influence du courant c tier fig 4 3 La m thode d inversion satellitale Co 3 2 a fourni des cartes de concentration en deux couches superpos es de la colonne d eau elles ont t compar es aux donn es num riques int gr es sur les m mes paisseurs de fluide Nous ne disposions cependant pas de donn es suffisantes notamment relatives aux tailles de particules pour aller au del d une comparaison qualitative La figure 4 5 illustre la sensibilit du mod le la taille des particules rejet es l embouchure La validation du mod le hydrodynamique a t men e sur deux situations de d bit extr me crue et tiage et de vent instationnaire La comparaison avec les donn es in situ a port sur des profils verticaux de salinit et le suivi d une bou e d rivante ex fig 2 10 et 2 11 Le mod le valid a ensuite t appliqu des situations repr sentatives et r currentes l chelle annuelle Les simulations ont permis de proposer une discussion sur l occurrence des flux d origine fluviale vers le talus et le domaine hauturier en fonction des influences majeures de vent et de d bit 50 kilom tres kilom tres 25 centim tres sous la surface libre kilom tres 0 30 a 10 20 30 40 50 4 25 m tres de profondeur kilom tres 10 20 30 40 50 10 20 30 40 kilom tre
71. availlait l poque la mesure du transport particulaire et au d veloppement de mod les pour les r seaux d assainissement Profitant de leur exp rience et de leur savoir faire j ai d velopp dans les ann es 1990 1993 des modules num riques pour adapter un mod le num rique 3D initialement toit rigide 1 aux coulements surface libre et 2 au transport de Mati res En Suspension MES Ce travail a donn lieu deux contrats avec la r gion Midi Pyr n es En l absence de donn es sp cifiques j ai valid les mod les partir de cas tests d coulement en canal disponibles dans la litt rature LSEET 1993 2001 Depuis sa fondation dans les ann es 70 le LSEET focalise ses travaux sur le d veloppement instrumental et les applications de mesures de t l d tection pour l tude physique de l oc an et de l atmosph re Alors que le radar oc anographique VHF d velopp par le LSEET tait op rationnel Broche et al 1983 1998 Devenon et al 1992 Pierre Broche encouragea le d veloppement de comp tences compl mentaires en mod lisation num rique dans l quipe Oc anographie c ti re Jean Luc Devenon fut recrut la fin des ann es 80 En 1992 la MST Mer de l Universit de Toulon et du Var se scinda en deux formations l option G nie C tier de l Institut des Sciences de l Ing nieur de Toulon et du Var ISITV et le second cycle universitaire en Physique Appliqu e Mention Oc an Atmosph re PAMOA
72. avec les n tres autour de l analyse des signatures optiques des eaux c ti res comme cela a t d crit pr c demment Enfin pour des mesures n cessitant l emploi de mat riel dont nous ne disposons pas nous ferons appel des collaborations ponctuelles dans le cadre des programmes nationaux PNEC ou internationaux Ce sera par exemple le cas pour la mesure in situ de l rodabilit des s diments pour laquelle P Le Hir a mis au point un appareil l Ifremer Brest pour la mesure des vagues directionnelles L Schmied pour la quantification et l analyse des a rosols J Piazzola et pour des appareils permettant de caract riser certaines propri t s des s diments telle leur porosit 5 4 Applications et Analyses Variabilit temporelle du transport particulaire Collaborations P Douillet UR CAMELIA A Ganachaud UMR LEGOS IRD L Maitrepierre M t o France Noum a L tude de l impact d un cyclone sur la dynamique particulaire est pr vue long terme avec mise en place d instruments d di s pour tudier le d placement massif des s diments engendr s par les cyclones ou temp tes tropicales cf Gagan ef al 1990 Elle ne sera lanc e que lorsque le mod le de 66 circulation atmosph rique aura t valid en situations caract ristiques et lorsqu il aura t coupl au mod le hydros dimentaire c tier 3D L analyse des m canismes principaux de la dynamique particulaire dans le lagon de C
73. ble des expertises demand es l IRD ou a des appels d offre Un tel regroupement ne pourrait qu augmenter la visibilit de l IRD sur un th me de recherche int ressant particuli rement les pays en d veloppement sensibles des questions comme l envasement des barrages et retenues les probl mes pos s par le dragage le colmatage des r seaux d irrigation les apports massifs de polluants organiques m talliques chimiques adsorb s et advect s par les particules l rosion des sols et la qualit de l eau Nous avons d j voqu une telle coop ration avec quelques coll gues IRD D autres coll gues int ress s s dimentologues g ochimistes t l d tecteurs ou hydrodynamiciens par exemple pourraient naturellement rejoindre un tel r seau Sur le plan formel ce regroupement pourrait s inscrire dans le cadre des actions transversales soutenues en interne par l IRD Je propose de m y consacrer si je rejoins l IRD sous r serve du soutien des instances en place CSS D partements Conseil Scientifique 69 70 Bibliographie Alibert C Kinsley L Fallon S J McCulloch M T Berkelmans R McAllister F 2003 Source of trace element variability in Great Barrier Reef corals affected by the Burdekin flood plumes Geoch Cosmoch Acta 67 231 246 Alliot E Younes W A N Romano J C Rebouillon P Mass H 2003 Biogeochemical impact of a dilution plume Rhone River on coastal sediments comparison between a surfac
74. cation of sand at visible wavelengths in a remote sensing perspective over shallow waters Marine Geology en pr paration LARCOMBE P O CALLAGHAN J RIDD P CHEVILLON C DOUILLET P OUILLON S FICHEZ R Sediment transport in a sheltered tropical coastal embayment Dumbea Bay New Caledonia implications for sediment dispersal Estuarine Coastal and Shelf Science en pr paration OUILLON S DOUILLET P FICHEZ R JOUON A Turbidity distribution and its variability in a coral reef lagoon New Caledonia SW Pacific Analysis of a 5 year series of field data Marine Geology en pr paration DOUILLET P SCHMIED L JOUON A BEL MADANI A OUILLON S Comparison between numerical simulation of wind wave distribution and wavemeter gauge measurements in a semi enclosed lagoon J Atmospheric and Oceanic Technology en pr paration Contributions ouvrages et actes de congr s internationaux b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 b 8 b 9 OUILLON S CAUSSADE B 1991 Numerical simulation and remote sensing two techniques applied on the Gambia estuary Computer Methods in Water Resources 2 3 Ben Sari D Brebbia C A et Ouazar D ed Springer Verlag 209 220 OUILLON S DARTUS D A porosity method to compute 3D free surface flows Computational Modelling of Free and Moving Boundary Problems 2 Wrobel L C et Brebbia C A ed Comp Mech Publ 177 184 1993 OUILLON S LE GUENNEC B Development of a 3D non co
75. ciellement employ e partir de 2004 sur le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie sous l gide de Douillet Ma collaboration avec P Douillet a d marr par la mise en place d un mod le de transport de particules coh sives vases en 2000 l occasion du stage de DEA d Emmanuel Cordier Ce premier travail a donn lieu une communication puis une publication dans Coral Reefs Douillet et al 2001 Nous avons poursuivi le d veloppement et les tests du mod le de transport de vases et avons galement implant un mod le de transport de sables en 2001 l occasion du stage de DEA de Bastien Bouron Morin D s les premi res applications des mod les de transport nous avons pris conscience de leurs limites d application dans les zones o l influence des vagues sur le d p t et l rosion peut tre significative Pour tendre l application du mod le aux zones petits fonds nous avons alors entrepris de mod liser le champ de vagues dans le lagon sud ouest en collaboration avec Loys Schmied du LSEET L implantation d un code de diffusion publique sur le lagon code WAVEWATCH III a d marr en 2002 p riode laquelle nous avons galement d marr des s ries de mesure de vagues dans le lagon La connexion des mod les de courant de vagues et de transport est en cours Ainsi nos activit s en mod lisation s organisent suivant le sch ma pr sent en figure 2 13 Ce sch ma fait appara tre par anticip
76. d finie par C m 1 et qu il n est pas possible dans ce cas de d terminer l un des deux param tres concentration C en particules et indice de r fraction moyen de ces particules si l on ne conna t pas l autre Citations Mikkelsen 2002a Mikkelsen 2002b Doxaran et al 2002 Galofr et al 2002 Zhan et al 2003 Raimbault et Durrieu de Madron 2003 Mod lisation optique simplifi e 3 composantes d eaux c ti res Lahet et al 2000 La mod lisation optique a ensuite t tendue aux eaux galement chlorophylliennes du panache de l Ebre Un mod le de r flectance standard trois composantes prenant en compte les influences optiques de la mati re organique dissoute color e du phytoplancton et des particules min rales a ensuite t d fini La sensibilit du mod le aux diff rents constituants a t tudi e dans la th se de F Lahet Ce mod le a t appliqu la d termination simultan e de la concentration en chlorophylle a chla de l indice de r fraction des s diments m not m lorsque moyenn sur l ensemble du spectre dans Forget et al 1999 et de a 440 Les donn es exp rimentales employ es dans l inversion spectres de r flectance et concentrations en s diments et en chlorophylle a ont t collect es l embouchure de l Ebre lors des campagnes Fliperl et Fliper3 du programme FANS L inversion s est av r e peu pr cise pour la d termination de chla Les valeurs de m
77. d O Callaghan en 1999 sous la direction de Piers Larcombe Townsville Les courbes granulom triques du s diment superficiel indiquent la pr sence quasi g n rale d une population de particules de taille comprise entre 5 et 9 um centr e sur 7 um Il s agit de particules individuelles la premi re classe d agr gats ou de particules de taille sup rieure variant d un site un autre dans le lagon autour de 30 40 um Nous avons donc appliqu dans un premier temps le mod le au transport d une classe de particules de diam tre repr sentatif 7 um Notre choix s est port sur les particules les plus fines parce qu elles sont majoritairement responsable de la turbidit des eaux Larcombe ef al 1995 Wass et al 1997 Bunt et al 1999 ce qui permet notamment d utiliser les mesures de turbidit pour calibration et ou validation du mod le La vitesse de chute des particules dans le mod le est calcul e partir de leur diam tre et de leur densit par la loi de Stokes 30 La variable cl dans les processus de d p t et d rosion est le cisaillement au voisinage du fond induit par les courants et le cas ch ant par les vagues Pour chaque classe de particules les mod les font intervenir une contrainte seuil d rosion not e Tee au del de laquelle se produit l rosion des fonds et une contrainte seuil de d p t Tea en de a de laquelle se produit un d p t Pour notre part nous avons suppos l galit des contrainte seuils
78. donn es Landsat 5 du 15 nov 94 fig 3 5 Les structures turbides mises en vidence sur les cartes de MES pour des for ages vari s mistral crue absence de vent vent tournant ont t interpr t es partir de cartes de courant obtenues par les radars VHF du LSEET Forget et Ouillon 1998 400 500 gt 700 800 900 1000 Teo 1 E 01 1 E 02 1 E 01 1 E 02 1 E 01 1 E 02 1 E 03 Wavelength nm TSM concentration mg L Fig 3 2 Sensibilit spectrale relative des Fig 3 3 Algorithme empirique MES r flectance bandes XS1 XS2 et XS3 de SPOT 3 l embouchure du Rh ne pour Landsat TM Nov 94 _ HRVI HRV2 37 25 20 15 10 5 0 5 KM 10 20 25 30 35 40 45 50 55 20 25 30 35 40 45 50 55 Fig 3 4 Concentration de Mati res En Suspension en Fig 3 5 Concentration de Mati res En mg l dans le panache du Rh ne en crue par vent de Suspension dans le panache du Rh ne partir de NO partir de donn es SPOT 10 nov 94 donn es Landsat en absence de vent 15 nov 94 Citations de Ouillon et al 1997 Froidefond et al 1998 Cheng et al 1998 Vasilkov et al 1999 Ruddick et al 2000 Doxaran et al 2002 Liu et al 2003 Citations de Forget et Ouillon 1998 Mikkelsen 2002a Doxaran et al 2002 Liu et al 2002 Salen Picard et al 2003 Larouche et al 2003 Zhang et al 2003 Alliot et al 2003 Clementson et al 2004 Nouvelle m thode d inversion de la r flecta
79. dynamique surface libre et du transport en suspension de s diments non coh sifs aide l interpr tation d images spatiales Th se de Doctorat de l INPT n 694 IMFT Ouillon S 1998 Erosion et transport solide ampleur et enjeux la Houille Blanche 2 52 58 76 Ouillon S 2003 An inversion method for reflectance in stratified turbid waters Int J of Remote Sensing 24 3 535 548 Ouillon S Le Guennec B 1996 Mod lisation du transport de mati res en suspension dans les coulements 2D verticaux a surface libre J Hydraulic Research 34 2 219 236 Ouillon S Dartus D 1997 Three dimensional computation of flow around groyne J Hydraulic Engineering 123 11 962 970 Ouillon S Forget P Froidefond J M Naudin J J 1997 Estimating suspended matter concentrations from SPOT data and from field measurements in the Rh ne river plume Marine Technology Society Journal 31 2 15 20 Ouillon S Douillet P Andr fou t S 2004 Coupling satellite data with in situ measurements and numerical modeling to study fine suspended sediment transport a study for the lagoon of New Caledonia Coral Reefs 23 1 sous presse Ouillon S Petrenko A Chlorophyll a estimation in the Gulf of Lions Northwestern Mediterranean Sea above water measurements of reflectance and bio optical algorithms Remote Sensing of Environment soumis Ouillon S Douillet P Fichez R Jouon A Turbidity distribution and its variability
80. e El ments d hydrodynamique c ti re Th se n 606 de l Universit Paul Sabatier CESR Toulouse Massel S R Gourlay M R 2000 On the modelling of wave breaking and set up on coral reefs Coastal Engineering 39 1 27 Maurel P 1997 Analyse et mod lisation des courants et la turbulence sous les vagues de vent Th se de l Institut National Polytechnique de Toulouse I M F T McCulloch M Fallon S Wyndham T Hendy E Lough J Barnes D 2003 Coral record of increased sediment flux to the inner Great Barrier Reef since European settlement Nature 421 727 730 McLaughlin C J Smith C A Buddemeier R W Bartley J D Maxwell B A 2003 Rivers runoff and reefs Global and Planetary Change 39 191 199 Mestres M Sierra J P Sanchez Arcilla A Gonzalez del Rio J Wolf T Rodriguez A Ouillon S 2003 Numerical simulation of the Ebro River plume Scientia Marina 67 4 379 391 Mikkelsen O A 2002a Variation in the projected surface area of suspended particles implications for remote sensing assessment of TSM Remote Sensing of Environment 79 23 29 Mikkelsen O A 2002b Examples of spatial and temporal variations of some fine grained suspended particle characteristics in two Danish coastal water bodies Oceanologica Acta 25 39 49 Milisic V 1976 Contribution l analyse du ph nom ne de suspension Th se de docteur ing nieur n 509 Universit Paul Sabatier Toulouse Mobley C D 1994 Lig
81. e C ti re Comit National Fran ais de G od sie et G ophysique Paris 17 18 mai 1995 FORGET P OUILLON S Total suspended matter estimated from satellite imagery FANS MAST3 Plenary Meeting Barcelone 10 12 oct 1996 FORGET P OUILLON S Inversion of SPOT satellite imagery during Fliperl FANS MAST3 Workshop Banyuls sur mer 12 mars 1997 OUILLON S Transport s dimentaire en zones c ti res Application de la t l d tection visible aux embouchures du Rh ne et de l Ebre S minaire LSEET La Garde 28 avril 1997 OUILLON S FORGET P DURAND N FIANDRINO A LAHET F GAGGELLI J FRAUNIE P NAUDIN J J ORIOL L Water color in the Ebro mouth area to study the suspended matter distribution FANS MAST3 Plenary Meeting Blanes Esp 21 23 mai 1997 FORGET P OUILLON S Total suspended matter estimated from SPOT and Landsat imagery FANS MAST3 Plenary Meeting Blanes Esp 21 23 mai 1997 DURAND N FIANDRINO A OUILLON S FRAUNIE P Three dimensional modelling of the Ebro delta circulation FANS MAST3 Plenary Meeting Blanes Esp 21 23 mai 1997 OUILLON S FORGET P SPOT imagery inversion during FLIPER3 cruise FANS MAST3 Workshop Toulon 10 11 nov 1997 NAUDIN J J ORIOL L DURAND N FORGET P FRAUNIE P OUILLON S MOVELLAN E Synoptic circulation around the Ebro delta the river plume domain FANS MAST3 Plenary Meeting Bangor Pays de Galles 6 8 mai 1998 OUILLON S FRAUNI P FO
82. e des zones c ti res tient au fait de la grande vari t des processus biotiques et abiotiques imbriqu s de la richesse des syst mes biologiques de l importance des aspects socio conomiques de ces zones et de l interrelation entre tous ces facteurs La dynamique particulaire est l un des th mes qui illustrent ces relations complexes Les questions pos es initialement la communaut scientifique et relatives aux particules savoir la modification du trait de c te et le transport de contaminants adsorb s sont fortement en prise avec les activit s humaines La connaissance du transport particulaire est donc primordiale pour r pondre aux questions d am nagement et de contamination dans des r gions o la population cro t plus rapidement que la moyenne mondiale le Programme des Nations Unies pour l Environnement PNUE pr voit que 75 pour cent de la population mondiale vivra moins de 60 kilom tres du littoral en 2030 contre 60 pour cent actuellement soit 6 4 milliards estim s contre 3 6 milliards actuellement 1 2 Objet et m thodes Le milieu naturel est beaucoup plus complexe que les canaux de laboratoire ou les cuves num riques dans lesquels on peut isoler l tude d un processus En dynamique s dimentaire les mesures de terrain des fins de recherche sont souvent tr s localis es dans une couche limite ou au voisinage d une couche de m lange Les tudes qui en r sultent visent mieux comprendre les m canismes i
83. e en 2002 illustre la 46 diversit des spectres de r flectance de 22 sables secs Il est apparu que les spectres se diff renciaient essentiellement par deux grandes caract ristiques l une concernant la valeur moyenne de la r flectance d un niveau faible sable noir volcanique B2 un niveau lev sable blanc corallien A1 et l autre relatif la couleur de l chantillon caract ris par la courbure du spectre autour de 550 nm Une courbure croissante 550 nm co ncide avec des sables gris du noir au blanc puis des sables jaune des sables orang s et des sables rouge Deux indices optiques ont alors t propos s pour discriminer les r flectances des sables un indice de brillance et un indice de courbure cf fig 3 20 Le travail pr liminaire r alis en 2001 sur 22 chantillons de sables secs et humides doit tre poursuivi et largi aux chantillons de vases dans le cadre du projet BISSECOTE Une centaine d chantillons de sables a depuis t r colt pour ce projet et Christophe Chevillon UR CAMELIA qui participera la suite du travail poss de une vaste collection d chantillons de vases du lagon de Nouvelle Cal donie Nous chercherons d terminer la composition des chantillons indispensable dans l analyse des mesures de r flectance si l on va au del d une simple caract risation optique Ces r sultats ont t consign s dans des actes de congr s mais n ont pas encore t prop
84. e logique que mon souhait est de poursuivre les travaux engag s au sein de cette quipe ou en troite collaboration avec elle Approche et M thode de travail Hormis les tudes de processus isol s l tude du transport particulaire en milieu naturel n cessite bien videmment le d ploiement d instruments de mesure hydro s dimentaires pour caract riser les particules en pr sence et analyser les processus localement dominants Cependant on ne peut pour des raisons budg taires multiplier les instruments in situ et les campagnes de mesure depuis un navire fournissent une distribution de variables qui n est ni r ellement synoptique ni r ellement instantan e ce qui rend parfois difficile l interpr tation des donn es La t l d tection spatiale visible donne acc s des champs instantan s par ex de concentration en MES mais ceux ci se r duisent une couche de quelques m tres d paisseur sous la surface et ce en l absence de nuages ce qui exclut par exemple les pisodes de temp te o le remaniement s dimentaire est tr s important La mod lisation num rique permet a priori de calculer des champs 3D de concentrations en MES mais conna t encore des limites importantes du fait de notre m connaissance de nombreux processus relatifs l hydrodynamique et aux interactions hydrodynamique particules rosion floculation influence du phytobenthos influence des m langes de sables et de vase L tude de processus co
85. e remise en suspension ou de r tention des particules pr sence d herbiers d algues de tapis cyanobact riens de s diments mixtes terrig nes et biog nes bioturbation Yahel ef al 2002 Les plages de sable mises part qui constituent partout des habitats pauvres et rec lent des biotopes r duits les interactions entre les organismes vivants 57 plantes ou animaux et les syst mes physiques sont beaucoup plus marqu es en milieu tropical qu en milieu temp r Woodroffe 2000 Du fait de cette forte interaction entre transport particulaire et biotopes en zone tropicale les cosyst mes sont galement plus sensibles tout changement d origine anthropique et plus vuln rables Smith et Buddenmeier 1992 La pr sence d une activit biologique accrue est un facteur de sur exposition aux activit s humaines p che tourisme qui peuvent avoir un effet sur leur quilibre dynamique Hodgson 1999 Les variations des flux s dimentaires et des bilans particulaires sont ainsi largement contraintes par les activit s humaines soit directement soit indirectement du fait de leur influence sur l quilibre de l cosyst me Objectifs et Contexte Dans ce contexte la recherche concernant la dynamique particulaire en milieu c tier tropical et ses interactions avec les activit s humaines doit s appuyer sur des tudes de processus dont certains sont sp cifiques a ce milieu Les travaux que je propose d engager dans le cadre de
86. e water survey 1996 2000 and sediment composition Estuarine Coastal and Shelf Science 57 1 2 357 367 Aouad I 2002 Mod lisation du champ de vagues dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie DESS Ing nierie Marine Univ Sud Toulon Var Andr fou t S Pages J Tartinville B 2001 Water renewal time for classification of atoll lagoons in the Tuamotu Archipelago French Polynesia Coral Reefs 20 399 408 Antoine D Morel A Gentili B Gordon H R Banzon V F Evans R H Brown J W Walsh S Baringer W Li A 2003 In search of long term trends in ocean color EOS 84 32 301 308 309 Araujo Filho M C 1996 Circulations de Langmuir et turbulence sous une houle cisaill e par le vent Th se de l Institut National Polytechnique de Toulouse 1 M F T Arnoux S Baeckeroot A Baghdadi N Broche P Devenon J L Forget P Gaggelli J de Maistre J C Ouillon S Rey V Rougier G 1995a Field campaign off the Rh ne river mouth Proc 2nd Int Conf Mediterranean Coastal Environment Medcoast 95 Ozhan E ed 869 882 Arnoux S Rey V Ouillon S Frauni P 1995b Three dimensional modelling of the Rh ne deltaic coastal zone Computer Modelling of Seas and Coastal Regions 2 Brebbia C A Traversoni L et Wrobel L C ed Comp Mech Publ 361 368 Arnoux Chiavassa S 1998 Mod lisation d coulements c tiers stratifi s pr sentant des fronts application au panache du Rh ne Th se de l Universi
87. ectrales seront test es et d velopp es en collaboration avec S Andr fou t sp cialiste de cartographie des habitats partir d images spatiales m thode de Lee et al 2001 Nous d terminerons les conditions bathym trie teneur en MES en chla et en substances dissoutes dans lesquelles il est possible d inverser le signal de r flectance pour identifier la nature des fonds dans les bandes spectrales des capteurs satellitaux MERIS MODIS SPOT Landsat et IKONOS Nous proposerons ensuite des algorithmes d inversion du signal adapt s aux eaux c ti res tropicales supposant la nature des fonds connue et prenant en compte la concentration en MES et en chla de la colonne d eau a algorithmes semi empiriques n cessitant l extraction au pr alable du signal de fond b en utilisant les sorties du code de transfert radiatif Hydrolight Ces algorithmes seront ensuite appliqu s aux capteurs visibles utilis s en oc anographie c ti re et littorale Des campagnes l g res de validation bateau simultan es aux prises d images seront r alis es mesures optiques profils de concentration en MES de granulom trie de fluorim trie chantillonnage des fonds Pour le contenu en s diments dans la colonne d eau nous tenterons de 65 corriger les images en utilisant le champ 3D de concentration en MES issu du mod le num rique de transport particulaire cal sur les mesures ponctuelles en granulom trie et concentration Notre p
88. en compte de la chute des particules a galement t ajout Ces mod les ont permis de reconstituer le champ de courants et le champ de MES l embouchure pour les deux pisodes l un en p riode d tiage mai 86 l autre la suite d une crue d c 87 fig 2 2 Les r sultats ont mis en vidence les tendances g n rales d un rejet de polluant l embouchure en bonne ad quation avec les structures turbides apparaissant sur les images SPOT fig 2 3 Ces r sultats ont t pr sent s et discut s en d tail dans un compte rendu de congr s voir annexe ils n ont pas fait l objet d un article dans un journal Il s agissait l d un travail pionnier dans le domaine d une part parce que les applications de l imagerie spatiale en oc anographie c ti re n taient que balbutiantes chelle locale d autre part pour l id e m me de Bernard Caussade de rapprocher images et mod les malgr leurs imperfections et les temps de calcul n cessaires sans rapport avec les performances des mat riels actuels d s la fin des ann es 80 21 es Senegal SPOT images France 2 D study zone 77 1 D study zone Fig 2 1 Domaines de mod lisation 1D et 2D et couverture Fig 2 2 Analyse des courants instantan s SPOT l embouchure du fleuve Gambie simul s pour le 23 12 1987 a b Fig 2 3 Champ de concentration en Mati res En Suspension l embouchure du fleuve Gambie le 23 12 1987 a
89. en rivi re sur les plateaux continentaux et en zones c ti res pour les particules non coh sives e g Chapalain et Thais 2000 et en estuaires turbides pour les particules coh sives e g Brenon et Le Hir 1999 Mais malgr des sp cificit s g omorphologiques et des conditions environnementales particuli res sur lesquelles nous reviendrons au chapitre 5 leurs adaptations des milieux lagonaires sont inexistantes ou confidentielles L hydrodynamique du lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie fait l objet d tudes depuis les ann es 70 Au d part descriptives Jarrige et al 1975 ces tudes ont fait l objet de s ries temporelles de mesures de courant et de mar e sous l gide de Pascal Douillet la fin des ann es 80 Douillet et al 1989 1990 Au d but des ann es 90 Douillet a travaill pendant 5 ans avec l quipe de mod lisation num rique de la DEL AO l Ifremer Brest A la suite de cette exp rience il a mis en place un mod le 2D de mar e sur le lagon sud ouest Douillet 1998 puis un mod le hydrodynamique 3D en diff rences finies et aux coordonn es o en collaboration avec P Lazure Le mod le 3D implant sur le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie d rive du code MARS de l Ifremer Les mod les 2D et 3D du lagon ont t valid s partir de nombreuses s ries temporelles de mesure de courant et de mar e Une version r cente du code MARS3D fournie par la DEL AO de l Ifremer fin 2003 sera offi
90. endu tungst ne halog ne Le s diment tait constitu d un m lange comprenant notamment un fort pourcentage de goethite qui donnait l eau charg e une teinte jaun tre caract ristique L chantillon avait t pr lev par Yves Lucas Laboratoire PROTEE Univ Sud Toulon Var au Br sil Les mesures d att nuation pour 3 concentrations du m me s diment ont permis d en d terminer l att nuation sp cifique c est dire le coefficient d att nuation par unit de masse de s diment Ouillon ef al 1997 Les concentrations test es 120 220 390 mg l assez lev es ont cependant pu g n rer des effets de diffusion multiple Le mat riel notre disposition ne nous permettait pas de travailler des concentrations plus faibles et c est pourquoi j ai d cid de mettre en veille provisoirement l tude des propri t s optiques de min raux caract ristiques en suspension dans l eau et des propri t s des m langes En 2001 a d marr une autre tude consacr e la r flectance des sables dans le cadre du projet ID ROM financ par l ACI Observation de la Terre cf p 2 Le travail engag cette occasion a pour objet d tudier la diversit des propri t s optiques des roches meubles dans le but de pouvoir les discriminer et de corriger au mieux l effet des fonds meubles sur la r flectance en eaux de surface peu charg es La figure 3 19 pr sent e lors d un congr s de t l d tection marin
91. entre hauteurs mesur e et calcul e tant de 0 5 Nous avons galement compar ces r sultats prenant en compte une surface libre et les calculs effectu s sous l hypoth se d un toit rigide Par exemple le point de recollement de la zone de recirculation qui appara t derri re l pi se situe une distance adimensionnalis e de 10 7 lorsque l on prend en compte une surface libre Elle n est plus que de 8 0 avec l hypoth se du toit rigide tandis qu elle a t mesur e 11 5 fig 2 7 b Fig 2 5 Configuration du canal pi Holtz 1991 Fig 2 6 Hauteurs d eau dans le canal en cm pour le r gime stationnaire consid r a mesures Holtz 1991 b simulation num rique 23 D autres r sultats ont t analys s a la suite de nos calculs par comparaison avec les mesures Ils concernent le champ de vitesses le niveau moyen de turbulence le champ de contraintes de cisaillement au fond les zones potentielles i d rosion et de d p t pour un nm 1 67 m s fond constitu de sable calibr b cf annexe Fig 2 7 Champ de vitesse de surface calcul et localisation du point de recollement a avec surface libre b avec toit rigide Citations de l article par Roig 1998 Jia et Wang 1999 Blumberg et al 1999 Molinas et Hafez 2000 Bradbrook et al 2000 Bombardelli et al 2001 Bradbrook et al 2001 Namin et al 2001 Hankin et al 2002
92. es biog nes ont des masses volumiques tr s variables suivant leur origine qui peuvent atteindre la valeur de 1090 kg m Yamano et al 2002 les particules biog nes se lithifient plus rapidement que les particules terrig nes et peuvent former des substrats durs dalles calcaires ou hardgrounds sur de grandes tendues limitant ainsi localement l rosion les vases carbonat es sont galement plus compactes et moins fluides que les vases terrig nes Chevillon 1996 Ouillon et al 2004 De mani re g n rale l activit biologique est tr s riche en zone c ti re intertropicale et r v le une forte biodiversit particuli rement remarquable dans les r cifs coralliens et dans les mangroves La ligne de couverture c ti re est occup e 75 par les mangroves qui jouent sur le plan physique un r le primordial de filtre prot gent les c tes de l agression de la houle et pi gent les particules limitant ainsi la turbidit des eaux s acheminant vers les lagons Les r cifs coralliens se d veloppent pr f rentiellement dans les eaux claires oligotrophes sur des substrats durs Les particules en suspension ont des effets inhibiteurs ou n gatifs sur les communaut s r cifales du fait notamment de leur pouvoir abrasif et de la diminution de p n tration lumineuse qu elles induisent Rogers 1990 McLaughlin ef al 2003 Cole 2003 L activit biologique benthique galement tr s abondante modifie significativement les conditions d
93. es dans la zone marine superficielle Elle a t appliqu e et valid e sur quatre images SPOT et Landsat TM du panache de l Ebre La figure 3 6 en pr sente une illustration partir de l image SPOT du 6 juillet 1997 sur le panache de l Ebre Les donn es du canal XS2 permettent de dresser une carte des concentrations de surface sur une profondeur d environ 1 4 m c est dire dans le panache fig 3 6 a tandis qu une combinaison des canaux XS1 et XS2 est utilis e pour dresser une carte des concentrations sous jacentes fig 3 6 b 30 Fig 3 6 Concentrations moyennes en mg l dans 2 couches superficielles superpos es partir de donn es SPOT XSI et XS2 Embouchure de l Ebre 6 Juillet 97 a de la surface 1 4 m b de 1 4 m 2 8 m Ces cartes mettent en vidence les deux p i a facteurs principaux de la turbidit dans la 1 atente ic r gion de proche embouchure les apports 2 n i An fluviaux d une part fig 3 6 a et la remise en 3 p suspension littorale par les vagues dont les al structures tr s diff rentes suivent les lignes Poe Ton rate de bathym trie fig 3 6 b d autre part Ce le dernier facteur n a pu tre mis en vidence 4 LE Two ayer pionie from Coscale que par l application de la m thode Co 7 deux bandes spectrales qui permet de d celer al des structures turbides sous la couche de oL surface 0 1 2 3 4 5 6 7 8 La recons
94. es optiques en 1994 Je le remercie vivement d avoir donn le coup de pouce n cessaire au d marrage de cette activit au LSEET En 1994 nous avons r alis ensemble une s rie de mesures de r flectance de surface l embouchure du Rh ne l aide d un radiom tre Spectron SE590 256 canaux dans la gamme 400 1100 nm En 1996 j ai achet pour le LSEET un radiom tre Ocean Optics 1024 canaux dans la gamme 400 900 nm qui donne acc s au spectre de r flectance au dessus de la surface Depuis je me suis consacr la mise au point et l am lioration r currente des protocoles de mesure et des proc dures de traitement en concordance avec les recommandations de la NASA programme SIMBIOS protocole SeaWiFS en 1996 et 1997 l embouchure de l Ebre sur le panache du Rh ne en 1998 et 1999 puis en 2000 et 2001 sur le Golfe du Lion lors de 5 campagnes SARHYGOL voir 3 2 Pour ce qui concerne les protocoles de mesure j ai adopt depuis 2000 le protocole propos par Mobley 1999 qui est l un des protocoles recommand par la NASA pour les mesures optiques de surface Mueller ef al 2000 Fin 2001 j ai obtenu un financement pour l acquisition d un radiom tre hyperspectral 2048 canaux 350 1000 nm USB2000 Ocean Optics avec lequel j effectue des mesures r guli res dans le lagon de Nouvelle Cal donie Une campagne a galement eu lieu en avril 2003 Fidji second site de travail de l UR CAMELIA Compte te
95. est pas termin e et est un pr alable au suivi de l volution de ces biomasses l chelle globale partir des signaux de couleur de la mer Dans la colonne d eau nous extrairons les signaux li s aux substances dissoutes aux particules min rales et aux pigments photosynth tiques pour estimer l abondance des producteurs primaires p lagiques pour identifier leur principale composante et dans le cadre de mon projet de recherche pour estimer avec une pr cision toujours meilleure les teneurs en particules en suspension Les applications potentielles de ce volet concernent la fois l volution de la qualit de l eau l identification d algues potentiellement toxiques et la dynamique s dimentaire C cile Dupouy UMR LODYC est responsable de la partie biologie du projet Une s rie de mesures en mer est pr vue avec plusieurs partenaires du projet BISSECOTE lors d un atelier de travail qui se tiendra Noum a fin 2004 ou d but 2005 Nous mesurerons notamment autour de l heure du passage des satellites ENVISAT TERRA et AQUA a les r flectances au dessus de la surface avec un radiom tre multispectral polaris SIMBADA 13 canaux et avec un radiom tre hyperspectral Ocean Optics 2048 canaux b le profil vertical du coefficient de r trodiffusion 6 longueurs d onde avec Hydroscat 6 c les spectres d absorption des particules d tritus et mati re organique color e dissoute d chantillons de surface
96. et spatiale bien adapt es l tude des zones c ti res La multiplicit des canaux va permettre de quantifier avec une pr cision accrue des param tres de qualit d eau comme la concentration en MES plusieurs profondeurs sous la surface Nous souhaitons affiner l estimation des concentrations en MES partir de donn es spatiales multispectrales l instar des objectifs de la NASA concernant l inversion des donn es SeaWiFS en chlorophylle incertitude inf rieure 30 Sur les fonds tr s peu profonds nous envisageons galement d appliquer des classifications supervis es aux images pour d terminer des param tres int ressant la mod lisation du transport particulaire pourcentage des sables et vases sur les fonds superficiels couverture des algues et herbiers Dans ce contexte et la suite d une tude de faisabilit que j ai r alis e en 2001 projet ID ROM financ par l ACI Observation de la Terre j ai propos en 2002 cette m me ACI un projet de recherche largi l analyse des signatures hyperspectrales en milieux c tiers Le projet BISSECOTE que je coordonne et auquel l ACI Observation de la Terre a attribu 68 k concerne l identification par t l d tection hyperspectrale des fonds meubles et des substances en suspension ou dissoutes en eaux c ti res peu turbides Il regroupe des chercheurs issus de 10 laboratoires Nos objectifs sont doubles travers ce projet 1 am liorer la d
97. et de DEA titre exploratoire sur l aide que pouvait apporter la simulation num rique du transport particulaire dans l interpr tation d images satellitales visibles en marge du PEPS mais s appuyant sur les donn es fournies par le programme L tude de la Gambie faute de mesures sp cifiques de terrain n a pu tre que relativement qualitative et n a pas donn lieu a d autre publication que dans un acte de congr s Ouillon et Caussade 1991 en annexe cependant cette premi re tude a port les germes de celles que j ai men es par la suite Mes premiers travaux en mod lisation en 1989 1990 reposaient sur un code aux l ments finis r solvant les quations de Barr de Saint Venant en 2D galement appel es quations en eaux peu profondes Je dois beaucoup a Alain Lin actuellement professeur l INSA de Toulouse qui a accompagn et largement soutenu mon apprentissage de ce code A la suite du travail sur la Gambie la n cessit de disposer d un mod le 3D de circulation et de transport est clairement apparue pour traiter de situations r ellement tridimensionnelles mieux estimer les contraintes de cisaillement au fond et pouvoir extraire les r sultats de simulations sur une couche de surface pour une comparaison plus propice avec les champs de turbidit issus de donn es spatiales J ai alors rejoint l quipe Transport solide de l IMFT qui sous l impulsion de Beno t Le Guennec Denis Dartus et Andr Bachoc tr
98. expression de la vitesse de chute et surtout les conditions aux limites en zone de fond Plusieurs expressions existent pour exprimer la vitesse de chute des grains de sable partir de leur diam tre quivalent le diam tre qu ils auraient s ils taient sph riques et de m me poids Nous avons test l expression de Gibbs et al 1971 Les conditions aux limites au fond ont t adapt es de la formulation de Smith et McLean 1977 Des premiers tests et une analyse de sensibilit du mod le l chelle du lagon ont t r alis s pour des for ages typiques ex fig 2 17 Nous souhaitons poursuivre ce volet mais nous ne pouvons r aliser de r elle calibration ou validation du mod le sans disposer d instrument de mesure adapt de type granulom tre in situ ou instrument acoustique Acoustic Backscatter Sensor Le d veloppement du mod le de transport de sable reprendra d s que nous disposerons d un de ces instruments L achat d un granulom tre financ par l ACI Observation de la Terre est programm pour 2004 voir plus loin 32 mn Vase limon et rien mn Sablons Mn Sables fins LA g 5 gt Sables moyens Fig 2 17 Zones potentielles d rosion mm Sables grossiers e MEI Graviers et plus p f pour des particules de taille variable par aliz 110 de 10 m s Bouron Morin 2001 Distance en km 0 12 5 25 37 5 50 62 5 75 Distance en km Mod lisation du champ de vagues et influence sur la dynamique p
99. gique mar graphe profil CTD e courantom tre ADCP Les isobathes dont exprim es en m tres 1 4 Plan de la pr sentation Les chapitres 2 3 et 4 pr sent s la suite sont th matiques et pr sentent une synth se de mes activit s de recherche relatives la mise au point et la mise en uvre de mod les num riques d hydrodynamique et de transport de Mati res En Suspension chapitre 2 aux applications de la mesure optique en zones c ti res chapitre 3 et aux tudes de sites int gr es qui s appuient conjointement sur des mesures des donn es de t l d tection et des simulations num riques chapitre 4 Le contexte de ces recherches programmes campagnes de mesure et les activit s annexes qui en ont d coul expertises revues d articles commissions scientifiques ont t bri vement pr sent s en partie 1 R sum de carri re Ils ne seront pas repris dans cette partie En revanche les encadrements de stages et de th ses auxquels ces travaux ont donn lieu seront mentionn s Les chapitres 2 4 ne pr sentent qu une synth se des travaux engag s et des principaux r sultats Pour approfondir chacun des sujets abord s le lecteur trouvera en annexe les articles auxquels ces travaux ont donn lieu Le m moire se termine par un chapitre chap 5 voquant mes projets et perspectives en mati re de recherche tablis sur la base de ma situation actuelle 20 2 Mod les num riques
100. hesive sediment transport model for free surface flows Water Pollution 2 Brebbia C A et Wrobel L C ed Comp Mech Publ 201 208 1993 ARNOUX S REY V OUILLON S FRAUNIE P Three dimensional modelling of the Rh ne delta c coastal zone Computer Modelling of Seas and Coastal Regions 2 Brebbia C A Traversoni L et Wrobel L C ed Comp Mech Publ 361 368 1995 OUILLON S FORGET P FROIDEFOND J M NAUDIN J J Estimating suspended matter concentrations from SPOT data and from field measurements in the Rh ne river plume Proc 3rd Int Conf Remote Sensing for Marine and Coastal Environments ERIM 2 200 209 Seattle 18 20 sept 1995 ARNOUX S BAECKEROOT A BAGHDADI N BROCHE P DEVENON J L FORGET P GAGGELLI J DE MAISTRE J C OUILLON S REY V ROUGIER G Field campaign off the Rh ne river mouth Proc 2nd Int Conf Mediterranean Coastal Environment Medcoast 95 Ozhan E ed 869 882 Tarragona 24 27 oct 1995 DURAND N ARNOUX S OUILLON S REY V FRAUNIE P Etude tridimensionnelle du panache du Rh ne Proc Colloque Int Apports fluviaux en M diterran e ARPE Nice 9 10 oct 1996 OUILLON S FORGET P LAHET F LUCAS Y Optical properties of sediment loading marine waters First results on the influence of goethite Proc 4th Int Conf Remote Sensing for Marine and Coastal Environments ERIM 2 13 22 Orlando 17 19 mars 1997 DURAND N FIANDRINO A OUILLON S FRAUNIE P FORGET P Three d
101. ht and Water Radiative transfer in natural waters Academic Press 592 pp Mobley C D 1999 Estimation of the remote sensing reflectance from above surface measurements Applied Optics 38 36 7442 7455 Molinas A Hafez Y I 2000 Finite element surface model for flow around vertical wall abutments Journal of Fluids and Structures 14 5 711 733 Morel A Prieur L 1977 Analysis of variations in ocean color Limnology and Oceanography 22 709 722 Morel A Maritorena S 2001 Bio optical properties of oceanic waters A reappraisal J Geophys Res 106 7163 7180 Morrison R J Rao G 1994 Bibliography on marine pollution problems in the Pacific Islands The University of the South Pacific Library Suva 53 p Mueller J L Davis C Arnone R Frouin R Carder K Lee Z P Steward R G Hooker S Mobley C D McLean S 2000 Above water radiance and remote sensing reflectance measurement and analysis protocols In Ocean Optics for satellite ocean color sensor validation rev 2 G S Fargion and J L Mueller Eds NASA Technical Memorandum 209966 Greenbelt MD pp 98 107 Munk W H Anderson E R 1948 Notes on a theory of the thermocline J Mar Res 7 276 295 Namin M M Lin B Falconer R A 2001 An implicit numerical algorithm for solving non hydrostatic free surface flow problems Int J for Numerical Methods in Fluids 35 3 341 356 Naudin J J Cauwet G Chr tiennot Dinet M J Deniaux B Devenon J L Pa
102. ic USP bas e sur place L approche pluridisciplinaire adopt e est calqu e sur notre approche du lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie Elle comprend notamment l adaptation au site d un mod le hydro s dimentaire et d un mod le biog ochimique Dans un objectif de calibration et de validation du mod le de transport particulaire une s rie de mesures optiques a t r alis e en avril 2003 autour de Suva cf fig 3 13 Plusieurs algorithmes empiriques de d termination de la turbidit partir de la r flectance en d coulent Leur application des donn es Landsat est pr vu pour 2004 durant la fin du stage de master de Shivanesh Rao USP Outre les applications locales il sera particuli rement int ressant de comparer les algorithmes et propri t s optiques dans deux milieux coralliens tr s diff rents l un turbide Fidji l autre peu charg Nouvelle Cal donie Viti Levu E 178 25 E 178 30 E 178 35 E Wavelength nm Fig 3 12 Site d tude de UR CAMELIA Fig 3 13 R flectance Rrs mesur e autour de Suva Fidji en avril 2003 42 3 3 Physique de la mesure Les travaux en physique de la mesure ont pour une large part t conduites dans le cadre de la these de F Lahet co encadr e avec P Forget Leur objectif tait de d terminer plusieurs param tres de qualit d eau en zones c ti res partir de donn es optiques l objectif in fine tant d am liorer la pr cisi
103. ides Recueil d exercices maitrise 20 pp 1997 OUILLON S CROCHET M M t orologie Physique de l atmosph re Recueil d exercices licence 40 pp 1998 OUILLON S FRAUNIE P Calcul num rique Recueil d exercices maitrise 20 pp 1998 PRADO J OUILLON S Initiation Matlab ENST UTV 19 pp 1999 OUILLON S MORELLE G Winbilko version 2 0 Pr sentation et mode d emploi DESS UTV 12 pp 2000 FRAUNIE P OUILLON S Dynamique des fluides g ophysiques Exercices maitrise 2001 Commissions Commission de sp cialistes section 60 du CNU ENSEEIHT INP Toulouse nomm 1995 97 Commission de sp cialistes sections 35 et 37 du CNU UTV lu 1995 2001 5 Liste des travaux et publications Revues comit de lecture a l a 2 a 3 a4 a 5 a 6 a 7 a 8 a 9 a 10 a ll a 12 a 13 a 14 a 15 a 16 a 17 OUILLON S LE GUENNEC B 1996 Mod lisation du transport de mati res en suspension non coh sives dans les coulements 2D verticaux surface libre J Hydraulic Research AIRH 34 2 219 236 OUILLON S FORGET P FROIDEFOND J M NAUDIN J J 1997 Estimating suspended matter concentrations from SPOT data and from field measurements in the Rh ne river plume Marine Technology Society J ASME 31 2 15 20 OUILLON S DARTUS D 1997 Three dimensional computation of flow around groyne J Hydraulic Engineering ASCE 123 11 962 970
104. ilis par le mod le hydrodynamique et par le mod le de vagues Cette activit d marre en 2004 en collaboration avec Gilles Tedeschi sp cialiste de mod lisation atmosph rique dans le cadre du stage de DEA de Yasmine Benounna T l d tection Collaborations S Andr fou t UR COREUS IRD Noum a C Dupouy UMR LODYC IRD Noum a C Chevillon UR CAMELIA J M Froidefond DGO UMR EPOC Univ Bordeaux 1 A Petrenko COM Univ Marseille 2 J Neveux Obs Oc an Banyuls Partenaires australiens am ricains et canadiens du projet NASA en cours Les applications de la t l d tection visible aux eaux c ti res sont encore largement empiriques La recherche en ce domaine concerne donc autant les m thodes quels param tres peut on estimer partir de donn es hyperspectrales et comment avec quelle pr cision et quelle fiabilit que l analyse des signatures optiques l mentaires Des d veloppements m thodologiques sont notamment n cessaires pour am liorer l inversion des images en eaux peu profondes lorsque la signature des fonds se superpose celles des composants optiquement actifs dans la colonne d eau L enjeu de cette interpr tation est important puisqu il concerne les applications littorales et c ti res de la t l d tection et cet enjeu est particuli rement d actualit l heure o de nouveaux capteurs satellitaires multispectraux sont d ploy s tel MERIS ENVISAT aux r solutions radiom trique
105. ilson B 1995 Factors controlling suspended sediment on inner shelf coral reefs Townsville Australia Coral Reefs 14 163 175 Larcombe P Costen A Woolfe K J 2001 The hydrodynamic and sedimentary setting of nearshore coral reefs central Great Barrier Reef shelf Australia Paluma Shoals a case study Sedimentology 48 811 835 Larouche P El Mouttaki M Djouai A 2003 Spectroradiom trie de la mati re particulaire dans l oued Sebou Maroc Application aux donn es de t l d tection T l d tection 3 1 85 96 Launder B E 1978 Heat and mass transport Turbulence P Bradshaw ed Springer Verlag Berlin Leblanc S 2003 Internal wave resonances in strain flows J Fluid Mech 477 259 283 Lee Z P Carder K L Chen R F Peacock T G 2001 Properties of the water column and bottom derived from Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer AVIRIS data J Geophys Res 106 C6 11639 11651 Le Normant C 1995 Mod lisation num rique tridimensionnelle des processus de transport des s diments coh sifs en environnement estuarien Th se INPT Leonard B P 1979 A stable and accurate convective modelling procedure based on quadratic upstream interpolation Comput Methods in Appl Mech and Eng 19 59 98 Liu J T Chao S Y Hsu R T 2002 Numerical modeling study of sediment dispersal by a river plume Continental Shelf Research 22 1745 1773 Liu Y S Islam M A Gao J 2003 Quantification of
106. imensional numerical study of the Ebro delta zone hydrodynamics Proc 3rd Int Conf Med Coastal Env Medcoast 97 Ozhan E ed 1111 1121 Malte 11 14 nov 1997 10 b 10 b 12 b 13 b 14 b 15 b 16 b 17 b 18 b 19 b 20 FORGET P OUILLON S LAHET F 1997 Mod lisation et inversion des spectres de r flectance d eaux turbides c ti res Physical measurements and signatures in remote sensing G Guyot et T Phulpin ed Balkema vol 2 495 500 OUILLON S DURAND N FORGET P FIANDRINO A FRAUNIE P Remote sensing as a tool for suspended sediment transport modelling in coastal areas Proc 3rd Int Conf Multiphase Flow 98 CD Rom ECL Lyon 8 12 juin 1998 LAHET F OUILLON S FORGET P Water quality and optical properties of coastal waters from hyperspectral data Proc Oceans 98 IEEE 909 913 Nice 28 sept 1 oct 1998 DURAND N OUILLON S FRAUNIE P Three dimensional sediment transport modelling in the Ebro river plume Proc Oceans 98 IEEE 762 766 Nice 28 sept 1 oct 1998 LAHET F OUILLON S FORGET P Classification of coastal waters from hyperspectral and hydrological data Proc 5th Int Conf Remote Sensing for Marine and Coastal Environments ERIM 2 298 305 San Diego 5 7 oct 1998 OUILLON S FORGET P Reflectance and sediment depth profile in the Ebro river plume Proc Sth Int Conf Remote Sensing for Marine and Coastal Environments ERIM 2 341 348 San Diego 5 7 oct 1998
107. ique et en particulier le rapport isotopique Th U pour calculer le temps de r sidence des particules dans la colonne d eau et des flux verticaux particulaires Nous analyserons et testerons sur des cas concrets les m thodes de validation des mod les de transport que l on peut envisager partir de leurs r sultats En 2004 et 2005 la collaboration d marrera sur l analyse des pisodes de remise en suspension et sur le calcul des temps de r sidence de particules dans la colonne d eau mesures et mod le L utilisation de taux d rosion mesur s par traceurs radioactifs pour la calibration ou la validation du mod le sera abord e dans une seconde tape en 2005 et 2006 61 Impact de la stratification thermo haline sur les particules Formation de feuillets dans un fluide stratifi tournant observations oc anographiques Collaborations H Luce amp P Frauni LSEET LEPI Univ Sud Toulon Var Le lagon de Cal donie est stratifi au moins la moiti de l ann e Les profils verticaux de turbidit mesur s depuis plusieurs ann es montrent combien l effet de la stratification en densit d origine le plus souvent thermique est primordiale dans la r partition des particules suivant la verticale avec des zones d accumulation parfois tr s fortes allant jusqu l apparition de feuillets comme on a pu l observer pour les concentrations en a rosols dans l atmosph re Le comportement des particules en milieu stratifi
108. iques se succ daient au fur et mesure que le flotteur s loignait de l embouchure suivant un sc nario similaire d un jour l autre Invariablement les eaux en proche embouchure taient de couleur brun vert puis de plus en plus vertes avant de gagner la zone de dilution aux eaux bleu vert et ventuellement si l on avait parcouru une distance suffisante ou que l on se soit loign du suivi lagrangien on gagnait les eaux bleues du large L id e qui s est alors impos e tait tr s simple puisqu il para t difficile de proposer une m thode d inversion optique pr cise pour l ensemble d un domaine c tier du fait de sa forte variabilit spatiale pourquoi ne pas proposer des lois et peut tre des m thodes d inversion diff rentes adapt es a chaque type d eau Ce qui demande au pr alable d avoir d fini une classification optique des types d eau N existait il pas d j une classification optique d eaux c ti res types que l on aurait pu utiliser La classification optique la plus r pandue en eaux eaux c ti res est due Jerlov 1964 et elle est bas e sur le coefficient d att nuation diffuse de l eau C est un param tre que nous n avons pas mesur puisque je me suis jusqu pr sent restreint sur le terrain aux mesures optiques qui pouvaient tre effectu es depuis l espace en compl ment des mesures hydrologiques et biologiques de base T S C ou turbidit chla Sur la base de remarques visuelles not es in situ
109. irectionnelles de vagues en un point du lagon fig 2 19 Ces r sultats ainsi que la comparaison des p riodes mesur es et simul es sont tr s encourageants Notons que le mod le de vagues peut prendre en compte un champ de courant fourni par le mod le hydrodynamique Le champ de vagues est pr sent int gr au calcul des contraintes de fond consid r es par le mod le de transport particulaire et qui r sultent de l interaction entre vagues et courants Grant et Madsen 1979 Huynh Thanh et Temperville 1991 Soulsby 1997 Les prochains d veloppements concernent la validation du mod le de vagues partir de mesures directionnelles nous avons pour cela acquis un ADV Sontek muni d un capteur de pression haute pr cision fin 2003 et la validation du couplage des mod les courants vagues particules 34 3 T l d tection visible et Mati res En Suspension en zones c ti res Elle est retrouv e Quoi L ternit C est la mer all e Avec le soleil Arthur Rimbaud L ternit Mon deuxi me axe de recherche concerne les applications de la t l d tection passive couleur de l eau la d termination des champs de MES en eaux c ti res Pour r pondre au besoin de donn es synoptiques horizontales n cessaires pour tester nourrir et valider les mod les de transport j ai initi et d velopp cet axe de recherche au sein du LSEET d s 1994 en collaboration avec Philippe Forget puis au sein de PUR CAMELIA partir de 20
110. iscrimination min ralogique et biologique dans la colonne d eau et sur les petits fonds en eaux c ti res peu profondes 2 am liorer les algorithmes de quantification des substances en suspension ou dissoutes en eaux c ti res Le projet regroupe la fois des aspects fondamentaux des aspects m thodologiques et des applications la zone choisie tant le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie L organigramme g n ral du projet BISSECOTE Fig 5 1 et la description de ses 3 volets sont pr sent s ci dessous Le projet d marrera effectivement lorsque les cr dits minist riels auront t vers s versement annonc pour le premier semestre 2004 63 A1 Analyse min ralogique des signatures spectrales B1 Variabilit spatio temporelle des IOP et AOP des fonds meubles sables et vases en milieu tropical mesures Influence du phytobenthos B2 Signature spectrale des populations sur la r flectance des fonds meubles phytoplanctoniques Trichodesmiums A3 Synergie des mesures optiques et acoustiques B3 Analyse des IOP et des AOP l aide sur les fonds meubles d un mod le de transfert radiatif Hydrolight Volet B COLONNE D EAU Volet A FONDS Algorithmes d inversion de param tres de qualit d eau par petits fonds Application au capteur MERIS C2 Cartographie des param tres de qualit d eau dans le lagon NC et identification de la nature des petits
111. l apparition de blooms phytoplanctoniques 1 8 0 8 e g n s b 3 EI Ni o La Nina 2 0 6 3 E 0 4 e E s e o 029 0e e 0 e e i 0 2 30 20 10 0 10 20 30 SOI Fig 4 9 Diff rence entre turbidit de fond et turbidit de surface moyenn es sur la zone sud du lagon sud ouest en fonction de l indice d oscillation australe SOI 56 5 Projet de recherche Dynamique particulaire en zone intertropicale 5 1 Introduction Sp cificit s des zones c ti res intertropicales La dynamique particulaire dans les eaux c ti res tropicales conna t de nombreuses singularit s qui n cessitent plus qu une simple transposition des outils m thodes et analyses existant en zones temp r es et qui demandent ce que des travaux de recherche sp cifiques soient soutenus La climatologie en milieu tropical se distingue nettement de la climatologie en milieu temp r et agit sur la nature des particules et les volumes transport s La d composition physico chimique des roches qui g n re les apports terrig nes naturels augmente avec l humidit et la temp rature Les les hautes de la ceinture tropicale pr sentent un relief marqu avec des pentes plus fortes que dans la plupart des zones c ti res temp r es Bird et Hopley 1969 Le potentiel rosif des pr cipitations est donc plus important sur ces reliefs La modification du couvert v g tal induite par les activi
112. l para t illusoire de chercher d terminer chla partir d un seul rapport de r flectance sur l ensemble des eaux rencontr es dans le Golfe du Lion Deux types d eau 40 pr sentent des rapports de r flectance tr s distincts pour des chla voisines Ces deux types d eau peuvent tre ais ment distingu es celles pour lesquelles R490 lt R555 signalant une pr sence significative de substances jaunes et ou de particules inorganiques en suspension Nous avons assimil ces eaux celles de la r gion proximale de la ROFI Region Of Freshwater Influence introduite par Simpson 1997 et les eaux pour lesquelles R490 gt R555 a la r gion distale de la ROFI Les algorithmes g n raux tels les algorithmes SeaWiFS de O Reilly ef al 1998 2000 sont globalement d faillants sur nos mesures r 0 53 surtout sur la zone proximale du panache du Rh ne r 0 35 Les algorithmes r gionaux Gitelson et al 1996 Bricaud et al 2002 D Ortenzio et al 2002 ont des performances quivalentes ou meilleures en zone distale et moins bonnes en zone proximale La recherche d un algorithme empirique optimal en zone distale partir de nos donn es conduit un algorithme tr s proche de celui de Bricaud ef al 2002 L algorithme propos par Tassan 1994 ne fournit pas une bonne estimation de chla en zone proximale mais il introduit un param tre interm diaire bas sur 4 valeurs de r flectance qui nous a paru adapt la quantification de chla
113. la majeure partie du temps En revanche l importance des remaniements s dimentaires et des flux engag s durant les p riodes de cyclones ou d v nements paroxystiques est telle qu il est indispensable d envisager des mesures adapt es ces v nements qui permettront de calibrer et valider les mod les pour ces pisodes Des estimations de flux et des bilans partiels pourront tre effectu s court terme les estimations globales seront effectu es moyen long terme La m me d marche sera appliqu e la d termination des bilans et flux particulaires dans le lagon de Suva Fidji dans le cadre du partenariat de l UR CAMELIA avec l Universit du Pacifique Sud qui regroupe 11 tats insulaires du Pacifique Enfin pour tendre l applicabilit et la portabilit de nos mod les a d autres zones c ti res tropicales et en particulier aux atolls nous participerons P Douillet et moi la mise en uvre d un mod le de circulation dans un atoll de l archipel des Tuamotu partir de 2005 comme indiqu pr c demment Un atelier pr paratoire financ par le Minist re de l Outre Mer MOM se tiendra Tahiti en ao t ou en octobre 2004 5 5 Animation et Direction de la Recherche Animation Depuis que je suis accueilli l IRD j ai initi plusieurs collaborations en fonction des besoins de l quipe que nous formons avec P Douillet En 2002 j ai mis en place une collaboration sur les applications de la t l d
114. ling approach Coral Reefs 23 sous presse Raimbault P Durrieu de Madron X 2003 Research activities in the Gulf of Lion NW Mediterranean within the 1997 2001 PNEC project Oceanologica Acta 26 4 291 298 Reffray G 2000 Mod lisation num rique haute pr cision du panache du Rh ne LSEET rapport de stage de DEA Sciences de l Environnement Marin Rogers C S 1990 Responses of coral reefs and reef organisms to sedimentation Mar Ecol Prog Ser 62 185 202 Roig L C 1998 Mixing and transport Water Environment Research 70 4 757 767 Ruddick K G Ovidio F Rijkeboer M 2000 Atmospheric correction of SeaWiFS imagery for turbid coastal and inland waters Applied Optics 39 6 897 912 Salat J Garcia M A Cruzado A Palanques A Arin L Gomis D Guill n J de Leon A Puigdefabregas J Sospedra J Velasquez Z R 2002 Seasonal changes of water mass structure and shelf slope exchanges at the Ebro Shelf NW Mediterranean Continental Shelf Research 22 2 327 348 Salen Picard C Arlhac D Alliot E 2003 Responses of a Mediterranean soft bottom community to short term 1993 1996 hydrological changes in the Rhone river Marine Environmental Research 55 5 409 427 Sathyendranath S Prieur L Morel A 1989 A three component model of ocean colour and its application to remote sensing of phytoplankton pigments in coastal waters Int J Rem Sens 10 1373 1394 Schaaf E 1999 Remise en suspension de
115. ling velocity J Sediment Petrol 41 7 18 Gitelson A Karnieli A Goldman N Yacobi Y Z Mayo M 1996 Chlorophyll estimation in the southeastern Mediterranean using CZCS images adaptation of an algorithm and its validation Journal of Marine Systems 9 283 290 Gordon H R Brown O B Jacobs M M 1975 Computed relations between the inherent and apparent optical properties of a flat homogeneous ocean Applied Optics 14 2 417 427 Gordon H R Clark D K 1980 Remote sensing optical properties of a stratified ocean an improved interpretation Applied Optics 19 3428 3430 Gouriou Y Delcroix T 2002 Seasonal and ENSO variations of sea surface salinity and temperature in the South Pacific Convergence Zone during 1976 2000 J Geoph Res 107 C12 8011 Gourlay M R 1996 Wave set up on coral reefs 1 Set up and wave generated flow on an idealized two dimensional horizontal reef Coast Eng 27 161 193 Grant W D Madsen O S 1979 Combined Wave and Current Interaction With a Rough Bottom J Geophys Res 84 C4 1797 1808 Grenz C Denis L Boucher G Chauvaud L Clavier J Fichez R Pringault O 2003 Spatial variability in Sediment Oxygen Consumption under winter conditions in a lagoonal system in New Caledonia South Pacific Journal of Experimental Marine Biology and Ecology Vol 285 286 33 47 Hankin B G Holland M J Beven K J Carling P 2002 Computational fluid dynamics modelling of flow and energy f
116. lle r gionale en amplifiant ses variations sous l influence d ENSO Les variations saisonni res de la temp rature de surface dans le lagon sont bien sup rieures leurs variations interannuelles La distribution spatiale de temp rature pr sente un gradient c te large qui s inverse saisonni rement La temp rature est plus grande resp plus basse dans les baies et pr s de la c te que dans le lagon pendant l t resp l hiver A partir d une s rie de mesures effectu e long terme 1977 2001 nous avons galement montr l existence de variations interannuelles La temp rature minimale du lagon est sup rieure durant l hiver austral qui suit un pisode El Ni o aux autres hivers De mani re globale les variations de temp rature dans le lagon suivent les variations de temp rature l ext rieur du lagon et les amplifient Une stratification thermique appara t dans le lagon durant la saison chaude et relativement s che d Octobre D cembre alors qu une stratification haline est observ e durant la saison humide de Janvier Avril L existence de stratification haline durant les saisons interm diaires ou fra ches d pend des apports par les rivi res et est plus commune en p riode La Ni a La stratification haline lorsqu elle est pr sente se limite une frange c ti re Durant les stratifications thermiques d t la thermocline n atteint jamais le fond dans les parties les plus profondes du lagon tandis
117. loque CIRMED edit par l INSU pp 15 Banyuls sur mer 2002 DOUILLET P OUILLON S CHEVILLON C SCHMIED L Hydrodynamique et transport c tier dans le chantier Nouvelle Cal donie du PNEC bilan et perspectives expos Journ es de prospective du PNEC Banyuls sur mer 17 D c 2002 14 Deuxi me Partie SYNTHESE DES TRAVAUX DE RECHERCHE Homme libre toujours tu ch riras la mer La mer est ton miroir tu contemples ton ame Dans le d roulement infini de sa lame Et ton esprit n est pas un gouffre moins amer Vous tes tous les deux t n breux et discrets Homme nul n a sond le fond de tes abimes O mer nul ne conna t tes richesses intimes Tant vous tes jaloux de garder vos secrets Baudelaire L Homme et la Mer 1 Introduction 1 1 Dynamique particulaire en zones c ti res int r ts et enjeux Les particules transport es en eaux fluviales et en zones c ti res fa onnent les paysages et v hiculent l ments et polluants La dynamique des s diments grossiers conditionne pour l essentiel la morphodynamique cons cutivement aux processus d rosion de transport et de d p t Les particules fines en suspension drainent quant elles de nombreuses substances chimiques ou m talliques dans les environnements aquatiques Elles constituent le trait d union essentiel entre les l ments chimiques la colonne d eau le lit s dimentaire et la chaine trophique Turner et Millward 20021 Les flux partic
118. luxes for a natural fluvial dead zone J Hydraulic Res 40 4 389 401 Hearn C 1999 Wave breaking hydrodynamics within coral reef systems and the effect of changing relative sea level J Geoph Res 104 C12 30007 30019 Hearn C 2001 Introduction to the special issue of Coral Reefs on Coral Reef Hydrodynamics Coral Reefs 20 327 329 Hearn C Atkinson M J Falter J L 2001 A physical derivation of nutrient uptake rates in coral reefs effects of roughness and waves Coral Reefs 20 347 356 Hochberg E Atkinson M 2000 Spectral discrimination of coral reef benthic communities Coral Reefs 19 164 171 Hodgson G 1999 A global assessment of human effects on coral reefs Mar Poll Bull 38 5 345 355 Holden H Ledrew E 1999 Hyperspectral identification of coral reef features Int J Remote Sensing 20 13 2545 2563 Holtz K P 1991 Numerical simulation of recirculating flow at groynes Computer methods in water resources 2 Computational Mechanics Publication Springer Verlag 2 463 477 Hopley D van Woesik R Hoyal D W D Rasmussen C E Steven A D L 1993 Sedimentation resulting from road development Cape Tribulation area Great Barrier Reef Marine Park Authority Tech Mem 24 70 pp Huynh Thanh S Temperville A 1995 A numerical prediction of bed shear stresses in the wave current turbulent boundary layer over flat sea beds Oceanologica Acta 18 1 19 27 Inman D L Jenkins S A 2003 Energy
119. mbriqu s et en am liorer la simulation le mod le num rique fournissant un support l analyse Pour ma part et ce d s mes travaux de DEA mon centre d int r t a principalement t port sur la variabilit spatio temporelle de la dynamique s dimentaire dans des milieux fortement h t rog nes et sur des domaines d tendue typique des zones c ti res lagon de Nouvelle Cal donie panaches fluviaux panaches du Rh ne et de l Ebre estuaire fleuve Gambie soit sur des zones de plusieurs centaines de km Etant donn e la variabilit spatiale des ph nom nes d rosion de d p t de remise en suspension comme on en verra des illustrations dans ce rapport mon travail s est d abord tourn vers la mise en place en quipe de m thodes et d outils adapt s aux sites mod les num riques de transport donn es satellitales visibles couleur de l eau et mesures de terrain Mes travaux ont toujours vis une adaptation et une int gration de ces outils afin de tirer le plus d informations possibles de leur utilisation conjointe dans le but d am liorer notre compr hension des m canismes engag s Lorsque l on s int resse aux milieux naturels cette approche constitue un compl ment indispensable aux tudes de processus vers lesquelles s orientent pr sent mes travaux L originalit de mon travail r side dans l emploi d outils mod les images issus de champs disciplinaires g n ralement disjoints Mes recherches ont
120. men s sur l embouchure du fleuve Gambie Ouillon et Caussade 1991 du Rh ne Forget et Ouillon 1998 de l Ebre Durand et al 2002 puis du lagon de Nouvelle Cal donie Ouillon ef al 2004 en sont les illustrations Outre la mise en place d outils num riques ou instrumentaux nous avons d marr l tude du transport particulaire dans le lagon de Nouvelle Cal donie par l analyse de 4 ans de mesures physiques en tentant de distinguer les variations saisonni res des param tres dans le lagon de leurs variations interannuelles li es ENSO ou la pression anthropique L analyse des variations de temp rature et salinit est pr sent e dans Douillet et al soumis Coral Reefs celle des variations de turbidit dans Ouillon ef al en pr paration pour Marine Geology Etude int gr e du panache du Rh ne Durand et al 1999 Arnoux Chiavassa et al 2000 Les premiers travaux du LSEET en t l d tection visible ont concern d s 1994 le panache du Rh ne Avec P Forget nous avons fourni des cartes des concentrations en MES dans le panache tablies partir d images SPOT et Landsat qui ont t utilis es pour valider certaines applications du mod le OCKE3D Durand et al 1999 Arnoux Chiavassa et al 1999 et du mod le SYMPHONIE Estournel ef al 2001 Dans les articles pr cit s comme dans Forget et Ouillon 1998 l interpr tation des cartes satellitales de MES s est galement appuy e sur les cartes de cou
121. mon projet de recherche s inscrivent dans cette logique Ils visent am liorer nos connaissances des m canismes de transport de remise en suspension et de d p t de particules dans les eaux c ti res en zone intertropicale pour augmenter nos capacit s les simuler et pour estimer avec plus de pr cision les flux particulaires Ils doivent galement permettre la mise en place d outils de surveillance et d analyse dans le cadre de l oc anographie op rationnelle Les premiers sites d application de ce projet sont les deux sites d tude de PUR CAMELIA savoir le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie et le lagon de Suva Fidji L UR CAMELIA a pour objectif principal de quantifier l influence anthropique notamment du fait des activit s mini res sur des cosyst mes littoraux du Pacifique La Nouvelle Cal donie est au 4 rang des pays producteurs de nickel Deux nouvelles usines importantes doivent tre prochainement implant es L accroissement attendu de la turbidit Thomas ef al 2003 et des apports m talliques dans le lagon aura long terme des cons quences sur la biologie des organismes vivants dans le lagon comme les coraux Alibert ef al 2003 et les poissons L quipe r unie au sein de l UR CAMELIA est une quipe multidisciplinaire biog ochimie biologie microbiologie chimie hydrodynamique s dimentologie laquelle j apporte mon concours dans le domaine de la dynamique particulaire et c est donc en tout
122. mote Sensing 24 3 535 548 MESTRES M SIERRA J P SANCHEZ ARCILLA A GONZALEZ DEL RIO J WOLF T RODRIGUEZ A OUILLON S 2003 Modelling of the Ebro River plume validation with field observations Scientia Marina 67 4 379 391 OUILLON S DOUILLET P ANDREFOUET S 2004 Coupling satellite data with in situ measurements and numerical modeling to study fine suspended sediment transport a study for the lagoon of New Caledonia Coral Reefs 23 1 sous presse DOUILLET P OUILLON S FICHEZ R PANCHE J Y Enhancement of regional variations in salinity and temperature in the southwest lagoon of New Caledonia Coral Reefs soumis OUILLON S PETRENKO A Chlorophyll a estimation in the Gulf of Lions Northwestern Mediterranean Sea above water measurements of reflectance and bio optical algorithms Remote Sensing of Environment soumis FICHEZ R CHIFFLET S DOUILLET P GERARD P BUJAN S BENSOUSSAN N ROMANO J C TORRETON J P OUILLON S Effect of terrigeneous and anthropogenic inputs on the spatial and temporal variability of water chemistry in a coral reef lagoon ecosystem Marine Pollution Bulletin soumis a 18 a 19 a 20 a 21 a 22 OUILLON S DOUILLET P CHEVILLON C ANDREFOUET S BOURON MORIN B Spatial variability of turbidity and erodability in a lagoonal system New Caledonia SW Pacific Continental Shelf Research en pr paration OUILLON S LUCAS Y CHEVILLON C Hyperspectral identifi
123. n New Caledonia expos 0th Int Coral Reef Symp ISRS Okinawa Japon 28 juin 2 juillet 2004 DOUILLET P SCHMIED L JOUON A BEL MADANI A OUILLON S Comparison between numerical simulation of wind wave distribution and wavemeter gauge measurements in a semi enclosed lagoon poster 0th Int Coral Reef Symp ISRS Okinawa Japon 28 juin 2 juillet 2004 JOUON A DOUILLET P OUILLON S FRAUNIE P Water residence time and water renewal time in a coral reef lagoon New Caledonia poster 10th Int Coral Reef Symp ISRS Okinawa Japon 28 juin 2 juillet 2004 Rapports de contrat CAUSSADE B AJDOR Y CHORDA J JEAN C OUILLON S Mod le de suivi de la qualit des eaux d une rivi re en aval d une usine rapport final contrat SNEAP H5 IMFT 1990 OUILLON S DARTUS D LE GUENNEC B Transport de suspensions en coulements a surface libre rapport final contrat 9100962 Conseil R g Midi Pyr n es IMFT 1992 OUILLON S FRAUNIE P FORGET P DURAND N FIANDRINO A ARNOUX S LAHET F ROUGIER G GAGGELLI J Remote sensing and numerical modelling on the Ebro river plume in July 1997 rapport interm diaire a 2 ans contrat FANS MAST3 CE LSEET UPC 1998 Th se et rapports universitaires 12 OUILLON S Etudes des syst mes d vacuation d eau pour la galerie d amen e de la centrale d Eget rapport de stage d l ve ing nieur ENSEEIHT SNCF Toulouse 1988 OUILLON S Mod le de courantologie en estuaire
124. n Publications a 11 Congr s b 7 b 9 b 13 b 17 c 9 Actuellement ing nieur au BRGM 3 2 Th se en cours Aymeric Jouon Mod lisation int gr e du transport particulaire en milieux lagonaires d marrage le 1 ao t 2003 Bourse ZoN Co Zone Economique de Nouvelle Cal donie Directeur de th se P Frauni Encadrement scientifique P Douillet S Ouillon 3 3 Stages de DEA ou de PFE Natacha Papalopoulou Mod lisation hydro cologique de la baie de Thessalonique IMFT DEA Physique et Chimie de l Environnement 1990 Direction L Masbernat S Ouillon Mohamed Aoun Nabli Hydrodynamique du lac sud de Tunis IMFT DEA Physique et Chimie de l Environnement 1991 Direction M Moussa S Ouillon Florence Lahet Signatures optiques des mati res en suspension en milieu c tier physique de la mesure LSEET DEA Sciences de l Environnement Marin SEM 1996 Direction P Forget S Ouillon Aur lien Paulmier Mod lisation du transport de mati res en suspension dans le panache du Rh ne LSEET DEA M canique 1999 Direction P Frauni S Ouillon P Broche Guillaume Reffray Mod lisation num rique haute pr cision du panache du Rh ne LSEET DEA SEM 2000 Direction P Frauni S Ouillon Emmanuel Cordier Mod lisation du transport particulaire dans le lagon de Noum a IRD LSEET DEA europ en Mod lisation de l Environnement Marin 2000 Direction S Ouillon P Douillet Bastie
125. n Bouron Morin Mod lisation de la dynamique des s diments fins dans le lagon de Nouvelle Cal donie IRD LSEET DEA Oc anologie M t orologie et Environnement Paris VI Option A PFE ENSTA 2001 Direction S Ouillon P Douillet Ali Bel Madani Mod lisation du champ de vagues de vent dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie IRD LSEET PFE ENSEEIHT Juillet D c 2003 Direction P Douillet S Ouillon Yasmine Bennouna Influence de l h t rog n it du vent sur la circulation dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie IRD LSEET LEPI DEA SEM F vrier Juin 2004 Direction G Tedeschi P Douillet S Ouillon quelques stages de deuxi me cycle 4 Activit s d enseignement Enseignement 1989 1993 Moniteur 3 ans puis ATER 1 an ENSEEJHT fili re Hydraulique M canique des fluides Enseignement dispens Mati res Cours h TD h TP h M canique des fluides 24 52 Code de calcul 18 24 Informatique 120 Hydraulique 80 Electrotechnique 132 M canique des milieux continus 12 Co organisation d un s minaire de pr sentation du code PHOENICS IMFT 2 jours 1991 Enseignement 1993 2001 Mon recrutement l Universit de Toulon et du Var en 1993 s est effectu sur cr ation d un poste de Maitre de Conf rences en section 37 lors de l ouverture d une maitrise de Physique et Applications Mention Oc an Atmosph re PAMOA De 1993 1999 mon service d enseignement a t r
126. n Bulletin soumis Forget P Ouillon S 1998 Suspended matter off the Rh ne river mouth from satellite imagery Oceanologica Acta 21 6 739 749 Forget P Ouillon S Lahet F Broche P 1999 Inversion of reflectance spectra of non chlorophyllous turbid coastal waters Remote Sens Environ 68 264 272 Frith C A Mason L B 1986 Modelling wind driven circulation One Tree Reef Southern Great Barrier Reef Coral Reefs 4 201 211 Froidefond J M Castaing P Mirmand M Ruch P 1991 Analysis of the turbid plume of the Gironde France based on SPOT radiometric data Remote Sensing of Environment 36 149 163 Froidefond J M Jegou A M Hermida J Lazure P Castaing P 1998 Variability of the Gironde turbid plume by remote sensing Effects of climatic factors Oceanologica Acta 21 2 191 207 Galofr J Sanchez Arcilla A Jim nez J Garcia M 2002 A note on FANS conclusions From research analyses to management implications Continental Shelf Research 22 2 379 385 Garvine R W 1974 Dynamics of small scale fronts J Phys Oceanography 4 557 569 Garvine R W 1977 Observations of the motion field of Connecticut river plume J Geoph Res 82 441 452 73 Gaskell P H Lau A K C 1988 Curvature compensated convective transport SMART a new boundedness preserving transport algorithm Int J Num Meth Fluids 8 617 641 Gibbs R J Matthew M D Link D A 1971 The relation between sphere size and sett
127. nce sur les eaux peu charg es et stratifi es Panache de l Ebre Ouillon 2003 En 1996 et 1997 deux campagnes de mesure l embouchure de l Ebre ont r v l la faible turbidit du panache concentrations en MES inf rieures 10 mg l par rapport au panache rh danien Puisque la couleur de l eau du panache d pend la fois du panache lui m me et des eaux sous jacentes l inversion des images spatiales en terme des seules concentrations de surface qui est g n ralement pratiqu e devenait inadapt e J ai propos et d velopp cette occasion une nouvelle m thode d inversion Cette m thode consiste interpr ter les r flectances partir d une concentration optiquement quivalente Cor calcul e par la pond ration du profil vertical de concentration en MES avec une fonction exponentielle d croissante repr sentative du profil d clairement dans la colonne d eau Le concept d une estimation par t l d tection d un param tre physique propri t optique inh rente ou concentration partir des profils de ce param tre et du coefficient d att nuation diffuse de la lumi re a t propos par Gordon et Clark en 1980 La m thode Co consiste en une simplification de la m thode de Gordon et Clark puisqu elle ne fait intervenir que le profil de concentration en MES dans la colonne d eau et ne requiert pas la mesure de profils d att nuation Dans la m thode Cor le facteur de d croissance de la lumi re dans
128. nique des Fluides de l ENSEEIHT Dartus 1998 La seconde implication a concern la formation avec Dartus de plusieurs tudiants en stage de DEA l IMFT sur l utilisation du code PHOENICS Plusieurs parmi eux ont ensuite d velopp leurs modules ou adapt le code leur besoin dans le cadre d une th se Moacyr Araujo Filho 1996 Christine Dargent 1996 et Philippe Maurel 1997 Enfin les outils num riques mis au point l poque pour la simulation du transport de MES ont t utilis s par la suite dans les travaux de H Zouhair Ecole Nationale d Ing nieurs de Tunis sur la formation et l entra nement des d p ts au voisinage des prises d eau dans les barrages et de E Lucas Aiguier Ecole Nationale des Ponts et Chauss es sur la mod lisation du transport en suspension des solides de rejets urbains par temps de pluie dans un coulement a surface libre 2 2 Panaches fluviaux Les panaches fluviaux pr sentent des interfaces de densit parfois tr s marqu es que ce soit la limite de leur extension spatiale on parle alors de front ou la limite de leur d veloppement vertical et l on parle de stratification Ces zones ont une importance capitale pour le milieu vivant qui s y d veloppe en abondance Le fonctionnement physique d un panache n a t d crit que r cemment Garvine 1974 1977 Chao et Boicourt 1986 Chao 1987 1988a 1988b O Donnell 1990 Globalement et succinctement en absence de vent
129. nn es d octobre 2002 a valeur de l rodabilit ajust e par zone par rapport un taux d rosion uniforme ke de 7 5 10 g m s b histogramme du rapport turbidit Landsat 7 concentration en MES mod lis e pour le 23 octobre 2002 9h39 heure locale sur tout le domaine commun l image et au mod le L axe vertical indique le pourcentage de points dans chaque classe Les points dont le rapport est sup rieur a 2 correspondent essentiellement des zones peu profondes sur lesquelles l inversion de Landsat 7 est d ficiente la r flexion solaire sur les fonds n ayant pas t corrig e lors de cette tude La distribution du taux d rosion pour les vases fines responsables de la turbidit a t estim e par une m thode d optimisation par moindres carr s entre simulations num riques et donn es spatiales 52 de mani re ce que 1 les profils de turbidit simul s soient le plus proche possible des profils mesur s en mer et 2 la distribution de la concentration calcul e par le mod le soit proche du champ de turbidit issu des donn es Landsat fig 4 6b La distribution qui en r sulte conduit a des valeurs du taux d rosion plus importantes dans les baies et pr s des embouchures que dans la partie centrale du lagon fig 4 6a Validation du mod le de transport Analyse de l rodabilit en fonction des caract ristiques s dimentologiques Ouillon ef al en pr paration pour Continental Shelf Resea
130. nstitue donc le socle sur lequel sont b tis les mod les Mon projet se focalise essentiellement sur les processus caract ristiques des zones c ti res coralliennes sous influences terrig nes et anthropiques Les processus impliqu s extr mement divers et qui sont d taill s plus bas font appel des sp cialistes de disciplines aussi vari es que la dynamique des fluides g ophysiques courants mar e vagues turbulence circulation atmosph rique la m t orologie les 58 a rosols l optique marine la s dimentologie l hydrologie le calcul num rique ou la radiochimie c est pourquoi le partenariat correspondant a chaque volet du projet est galement pr sente Une application attendue des tudes de processus que je propose sera par cons quent l am lioration r currente de la mod lisation hydro s dimentaire et la poursuite de la calibration d un mod le 3D sur les sites d tude de l UR CAMELIA Un mod le calibr constitue en effet le meilleur support a la compr hension l interpr tation et la quantification du transport particulaire global pour un site donn Il permet des tudes de sensibilit et le test de nouvelles formulations pour rendre compte des processus de for age Pour disposer d un tel mod le il faut au pr alable mettre en place un ensemble coh rent de sous mod les appel s tre coupl s mar e courant vagues turbulence transport de vase transport de sable voire circulation atmosph
131. nu de l adoption par plusieurs quipes trang res de nos m thodes et protocoles et du mat riel Ocean Optics un second radiom tre hyperspectral m a t offert par le fournisseur fin 2003 ce qui nous permet de multiplier les points de mesure et la zone d extension de v rit mer l occasion des passages satellitaires La figure 3 1 pr sente des exemples de mesures optiques hyperspectrales r alis es dans le golfe du Lion en 2000 2001 fig 3 1 a et l embouchure du Rh ne en crue en 1994 fig 3 1 b N a 8 0 015 f _ n R sr reflectance 0 01 _ o 0 005 400 400 500 600 700 800 900 wavelength nm b Wavelength nm a Fig 3 1 Mesures optiques hyperspectrales exemples a R dans le Golfe du Lion campagnes Sarhygol b R l embouchure du Rh ne en crue pour des concentrations en MES de 4 230 mg l 36 3 2 Algorithmes bio optiques m thodes et applications Sites m diterran ens L inversion d images satellitales permet par exemple de fournir des cartes de concentrations en MES ou en pigments chlorophylliens dans les eaux de surface L inversion n cessite deux tapes pr alables auxquelles je me suis consacr l tablissement de lois d talonnage r flectance concentration pour diff rents capteurs SPOT XS pour multi spectral Landsat TM pour Thematic Mapper MERIS et le pr traitement des images corrections atmosph riques effets
132. nvoy e au chapitre 4 Fin 1996 N Durand s est tourn e vers la mod lisation du panache de l Ebre lors du d marrage du programme FANS Les premi res applications d OCKE3D ayant montr les limites du mod le reproduire correctement les fronts le travail de S Arnoux a t orient vers la recherche et l impl mentation d un sch ma num rique adapt Le principal d veloppement de sa th se a t l introduction dans le code d un sch ma num rique de type TVD Total Variation Diminishing adapt la r solution des quations en milieux forts gradients et qui limite sensiblement la diffusion num rique par rapport aux sch mas num riques classiques de type upwind Arnoux Chiavassa ef al 2003 Le sch ma SMART Sharp and Monotonic Algorithm for Realistic Transport Gaskell et Lau 1988 introduit par Arnoux Chiavassa limite l utilisation du sch ma QUICK Quadratic Upstream Interpolation for Convective Kinematics Leonard 1979 aux r gions o la variation des composantes de vitesse est monotone Ma participation aux travaux d Arnoux Chiavassa a t ponctuelle relative une revue de sch mas non diffusifs introduits dans certains codes industriels dont le code PHOENICS une participation la campagne MODEPAR radar bateau Nov 94 une formation succincte concernant la signification et l utilisation des mesures satellitales visibles du panache fluvial et la fourniture des donn es spatiales pour alimenter
133. ob 14 16 nov 2000 Xing J Davies A M 2002 Influence of topographic features and along shelf flow upon the Ebro plume Continental Shelf Research 22 2 199 227 78 Yahel R Yahel G Genin A 2002 Daily cycles of suspended sands at coral reefs a biological control Limnology amp Oceanography 47 4 1071 1083 Yamano H Kayanne H Matsuda F Tsuji Y 2002 Lagoonal facies ages and sedimentation in three atolls in the Pacific Marine Geology 185 233 147 Yossef M F M Klaassen G J 2002 Reproduction of groynes induced river bed morphology using LES in a 2 D morphological model River Flow 2002 Proc of the Int Conf on Fluvial Hydraulics Louvain la Neuve Belgium Young I R 1989 Wave transformation on coral reefs J Geoph Res 94 9779 9789 Zhan H G Lee Z P Shi P Chen C Q Carder K L 2003 Retrieval of water optical properties for optically deep waters using genetic algorithms JEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 41 5 1123 1128 Part 2 Zhang Y Pulliainen J Koponen S Hallikainen M 2002 Application of an empirical neural network to surface water quality estimation in the Gulf of Finland using combined optical data and microwave data Remote Sensing of Environment 81 2 3 327 336 Zhang Y Z Pulliainen J T Koponen S S Hallikainen M T 2003 Water quality retrievals from combined Landsat TM data and ERS 2 SAR data in the Gulf of Finland JEEE Transactions on Geoscience
134. ode PHOENICS version 1 6 2 r solvant les quations 3D de Navier Stokes en milieu confin nous avons int gr un premier module pour prendre en compte l volution spatio temporelle d une surface libre La d formation de la surface libre est suivie l aide d une m thode dite de porosit Elle consiste multiplier les volumes et les surfaces des mailles de calcul par le taux de pr sence local de l eau dans chaque maille fig 2 4 La hauteur d eau et donc le taux de pr sence dans la maille de surface est calcul e partir de l quation de continuit int gr e sur la colonne d eau Fig 2 4 Calcul de l l vation de La fermeture turbulente repose sur un mod le k e avec une condition sp cifique la surface libre propos e par Celik et Rodi 1984 La m thode de r solution s appuie sur l algorithme SIMPLE Patankar 1980 Patankar et Spalding 1972 modifi par Zhou et Zhang 1989 L algorithme r sultant baptis HH SIMPLE pr sente l avantage de ne supposer la r partition de pression hydrostatique qu en maille de surface Ce mod le a t test sur des donn es issues d exp riences en canal simulant l coulement autour d un pi Holtz 1991 La figure 2 5 pr sente la configuration de l exp rience la figure 2 6 les r sultats concernant la hauteur d eau La pr cision dans la restitution des courbes de remous s est av r e excellente l cart maximum
135. on dans l inversion d images multispectrales de nouvelle g n ration Nous avons pour cela adopt une approche algorithmique semi analytique L approche repose sur le mod le simplifi de r flectance R X f by A a A b A o fest un coefficient d pendant des conditions d clairement et o a A et b A sont respectivement les coefficients d absorption et de r trodiffusion spectraux r sultant des propri t s optiques des diff rents compos s eau phytoplancton substances jaunes ou carbone organique dissous color s diments Gordon et al 1975 Absorption et r trodiffusion s expriment partir des coefficients sp cifiques de chaque compos et de leurs concentrations Nous pouvons ainsi utiliser ainsi le mod le de r flectance et les propri t s optiques ou concentrations mesur es pour d terminer les inconnues en minimisant la diff rence quadratique entre r flectances mesur es et mod lis es Mod lisation optique simplifi e d eaux dominante s dimentaire Forget et al 1999 La reconstitution de spectres de r flectances partir de mod les optiques a d abord t appliqu e aux eaux du panache rh danien en p riode de crue et proche de l embouchure que l on pouvait supposer dominante s dimentaire autrement dit pour lesquelles l influence optique des pigments chlorophylliens tait suppos e n gligeable devant celle des s diments et des substances jaunes Dans ce mod le de
136. os s une revue scientifique DRY SAND DRY SAND 1 T 0 06 T T T T T DI l o black volcanic sand 0 05 _ Es Al white coral sand 0 8 brown sand l 65 0 04 W mixed colored sand a 2 L 4 _ gt _ 66 Z yellow sand I a oO orange sand G1 2 0 6 a 0 03 M red sand Pee de at g El g i i ae Go 2 0 02 ete dete see M Se Ses oO 0 4 l pa D laa Ct P I I D l l l B3 A4 Z oi ee ee as a aa oa 0 2 B2 it 0 a e gt gt DM gt gt Qs gt lt B2 bi 86 BS l l l 0PT I eee ee es eee eee 400 500 600 700 800 E x 0 02 1 i f 1 1 Wavelength nm 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 Brightness Index Fig 3 19 R flectance de 22 chantillons de sables secs d origines vari es Fig 3 20 Discrimination de 22 chantillons de sables secs l aide de deux indices optiques 47 4 Approche int gr e de la dynamique particulaire images mesures mod les et Analyses Vieil oc an tu ne laisses pas facilement deviner aux yeux avides des sciences naturelles les mille secrets de ton intime organisation tu es modeste L homme se vante sans cesse et pour des minuties Je te salue vieil oc an Lautr amont Les chants de Maldoror I Le troisi me de mes axes de recherche compl te naturellement les deux pr c dents puisqu il concerne l tude des processus de transport de MES en zones c ti res et s a
137. plitude par cycle l un mar e montante l autre mar e descendante La remise en suspension de sable diam tre consid r dans l exemple 100 um ne se produit en ce point que pour des vents forts 53 Apports terrig nes dans le lagon sud da Nouvelle Cal danie Font d rs Cass Lo B oox RR 20 co 42 00 EM 2o co 62 00 t ZL su cu sav E tanco sine CL so cosoocor Fig 4 7 Pourcentage de carbonate dans le s diment superficiel Chevillon comm personnelle Donn es pour la station A24 15 T T 17200 2 2 10 150 5 4 H 8 2 5 100 0 L L 1 1159 24 09 25 09 26 09 27 09 28 09 Temps Tau en Pa Elevation en m ja 03 Po g g 8 0 3 0 02 8 lt 3o02 T 0 01 T 3 o o 24 09 25 09 26 09 27 09 28 09 Temps Fig 4 8 Variation sur 4 jours du vent en haut de l l vation de la mer et de la contrainte de cisaillement au fond au milieu et des concentrations en vase et en sable calcul es pr s du fond en bas pour une station lagonaire profonde 30 m Les processus physiques qui r gissent les changes particulaires aux interfaces sont encore assez mal connus et les mod les font largement appel l empirisme et la param trisation Depuis quinze ans je suis persuad que l approche int gratrice de la dynamique particulaire qui met en uvre conjointement mod les mesures in situ et
138. ppuie conjointement sur des mesures in situ de la t l d tection passive et des mod les num riques Dans ce cadre la t l d tection fournit des donn es synoptiques horizontales des sites tudi s qui compl tent les mesures in situ lesquelles fournissent en g n ral des donn es ponctuelles ou suivant des profils verticaux Outre leur utilit pour calibrer et valider les mod les les donn es satellitales visibles permettent galement d enrichir l analyse concernant l hydrodynamique locale et les processus complexes impliqu s dans le transport de MES en zones c ti res Ouillon ef al 1998 En amont de tout aspect quantitatif le mod le peut b n ficier de l analyse des images pour identifier certains processus pertinents qui doivent tre int gr s au mod le impact de la circulation m so chelle sur la circulation locale h t rog n it de la distribution du vent ou dont le mod le doit rendre compte e g au niveau des fronts En revanche un mod le calibr et valid permet de reproduire les ph nom nes de transport et de m lange de reconstituer la dynamique entre deux images et 1l ouvre acc s l estimation des flux et des bilans qui n est pas envisageable partir des seules donn es de surface telles les donn es spatiales Chaque programme de recherche nous a permis de mettre en vidence les interactions mesures images mod le et d en b n ficier dans l tude des sites concern s Les travaux
139. que Calcul num rique M t orologie Dynamique des Fluides G ophysiques et Maths Renouvellement des TP de maitrise r novation des montages et des sujets acquisition de materiel e Mise en place de TP d hydraulique m canique des fluides couche limite en soufflerie an mom trie fil chaud pertes de charges en conduite ressaut hydraulique e Acquisition d un canal pour l tude du transport s dimentaire et mise en place du TP correspondant e Achat de mat riel pour l enseignement de la physique statistique et mise en place de TP tude analogique de la distribution de vitesse de Maxwell loi du rayonnement de Stefan Boltzmann Participation l acquisition du parc informatique de second cycle d partement de physique Gestion des salles de TP Collaboration p dagogique avec le Qu bec Institut Maurice Lamontagne de 1997 2001 envoi de stagiaires en 1997 1999 et 2000 Suivi des tudiants apr s leur sortie de ma trise contacts avec les anciens tudiants aide la recherche de stages et d emplois Supports p dagogiques DARTUS D OUILLON S Code de calcul cours polycopi ENSEEIHT 100 pp 1991 OUILLON S TP M canique des fluides Compl ments de physique maitrise UTV 1994 et suivantes OUILLON S TP T l d tection ma trise UTV 1994 OUILLON S El ments de physique statistique Recueil d exercices ma trise 25 pp 1997 OUILLON S FRAUNIE P Dynamique des flu
140. r flectance simplifi la r trodiffusion de la lumi re par les particules est calcul e par un mod le de Mie tabli pour des particules sph riques et une distribution de tailles des particules suppos e standard distribution hyperbolique de Junge voir annexe L inversion du mod le permet de d terminer l absorption 440 nm par les substances jaunes not a 440 ou ayo et l indice de r fraction des s diments moyenn sur la bande spectrale not m en minimisant l cart quadratique entre r flectance mesur e et r flectance calcul e Les isocontours de la fonction de co t pour le spectre not C sur les fig 3 1 b et 3 15 sont pr sent s en figure 3 14 Les spectres reconstitu s par le mod le sont compar s aux spectres mesur s en figure 3 15 Contour lines G 3000 1000 500 200 100 60 30 Gmin 35 6 9 5 Q 4 20 C 23 S 15 fs 0 0 400 500 600 700 800 900 1 05 il ins 12 725 AS 13 mp wavelength nm Fig 3 14 Variation de la fonction de co t Fig 3 15 Comparaison des spectres mesur s trait G ayom pour le spectre C fig 3 15 plein et simul s en utilisant les valeurs optimis es MES 55 7 mg l La croix indique la solution de de m et Ayo tirets l inversion m 1 17 a 9 2 04 m 43 L originalit de ce travail est notamment d avoir d montr dans le cadre des approximations effectu es et pour une eau dominante s dimentaire que l inversion fournit la pseudoconcentration
141. rants de surface fournies par le radar VHF du LSEET Broche et al 1998 48 Trois situations pour lesquelles on disposait au minimum d une image satellitale ont fait l objet d une tude approfondie et de simulations num riques une situation stationnaire typique de mistral et de d bit proche du d bit moyen 1800 m s 26 nov 94 un pisode instationnaire le vent venant de tourner du SE au NO en quelques heures pour un d bit lev de 3400 m s 3 jours apr s une crue exceptionnelle estim e 9000 m s 10 nov 94 et une situation de d bit sans vent 15 nov 94 Ces situations sont particuli rement pertinentes pour tester les mod les et d crire la physique du panache dans 3 cas compl mentaires Les tests concernaient essentiellement la capacit des mod les reproduire les fronts visualis s sur les images satellitales position et talement des fronts marqu s les champs de vitesse mesur s par radar et l paisseur du panache d termin e partir de profils CTD Les premiers tests ont montr les limites du mod le de turbulence initialement employ k e isotrope et des sch mas num riques classiques dans le code OCKE3D ce qui a ensuite conduit S Arnoux et N Durand impl menter des sch mas non diffusifs de type TVD ainsi que la formulation de Munk et Anderson 1948 pour la turbulence a partir du nombre de Richardson qui jauge la stabilit de l coulement r sultant du couplage stratification dynamique Le
142. rch Faisant suite la calibration num rique de l rodabilit d termin e par optimisation purement num rique entre les champs de turbidit mesur s et simul s pour oct 2002 il appara t opportun d tudier les corr lations entre la distribution r sultante du taux d rosion et certaines caract ristiques s dimentologiques origine des particules taux de vases indice de duret fournie par sondeur acoustique Nous avons abord cette question suivant 3 angles 1 Des donn es acquises en septembre 2000 comprenant profils de turbidit et une carte de turbidit issue de donn es Landsat ont d abord t employ es pour valider la distribution d rodabilit 2 Nous avons ensuite tudi les corr lations entre les taux d rosion et certains param tres s dimentologiques locaux d termin s par C Chevillon 3 Enfin la variation de turbidit en 2 points durant 24h a t analys e en d tail partir de mesures et du mod le afin de mieux comprendre le fonctionnement du lagon et de focaliser notre attention sur les points et Zones qui apparaissent sensibles pour les tudes ult rieures Cette troisi me partie avait d marr durant le stage de DEA de B Bouron Morin au cours duquel le mod le de transport de vases avait t confront aux mesures de turbidit effectu es en septembre 2000 A titre d exemple la figure 4 7 pr sente le taux de carbonate dans le s diment superficiel c est dire le pourcent
143. rculation model In Three dimensional coastal ocean models N Heaps ed American Geophysical Union 1 16 Blumberg A F Khan L A St John J P 1999 Three dimensional hydrodynamic model of New York Harbor region J Hydraulic Engineering ASCE 125 8 799 816 Bombardelli F A Hirt C W Garcia M H 2001 Computations of curved free surface water flow on spiral concentrators Discussion J Hydraulic Engineering ASCE 127 7 629 631 Bouron Morin B 2001 Mod lisation de la dynamique des s diments fins dans le lagon de Nouvelle Cal donie Rapport de stage de DEA Oc anologie M t orologie et Environnement Paris VI Option A et Projet de Fin d Etudes ENSTA IRD LSEET Bouvet G Ferraris J Andr fou t S 2003 Evaluation of large scale unsupervised classification of New Caledonia reef ecosystems using Landsat 7 ETM imagery Oceanologica Acta 26 3 281 290 71 Bradbrook K F Lane S N Richards K S 2000 Numerical simulation of three dimensional time averaged flow structure at river channel confluences Water Resources Research 36 9 2731 2746 Bradbrook K F Lane S N Richards K S Biron P M Roy A G 2001 Role of bed discordance at asymmetrical river confluences J Hydraulic Engineering ASCE 127 5 351 368 Brenon I Le Hir P 1999 Modelling the turbidity maximum in the Seine estuary France Identification of formation processes Estuar Coast Shelf Sc 49 525 544 Bricaud A Bosc E Antoine D 2002
144. rique puis calibrer ces mod les notamment pour le transport particulaire c est dire adapter certains coefficients qui ne peuvent tre d finis que localement et ponctuellement Les mesures de terrain sont alors employ es pour d terminer pr f rentiellement des coefficients intervenant dans la distribution verticale des variables e g diffusion turbulente concentration un nombre r duit de stations tandis que les mesures spatiales synoptiques sont utilis es en compl ment pour d terminer les variations horizontales de certains de ces coefficients e g taux d rosion cisaillement critique L approche int gr e du transport particulaire qui fait intervenir la fois tudes de processus mesures de terrain observations et simulations n en est qu son balbutiement Elle n cessite des connaissances et comp tences dans des domaines multiples et ne peut de ce fait se d velopper que dans le cadre de collaborations pluridisciplinaires Le projet que je propose s organise suivant trois volets compl mentaires Etudes de processus M thodes et Outils et Applications et Analyses 5 2 Etudes de processus Les processus qui conditionnent fortement la distribution des particules en eaux c ti res et qui sont mal connus feront l objet de recherches sp cifiques en collaboration avec des quipes universitaires du CNRS et de l Ifremer Certains de ces processus sont sp cifiques aux milieux coralliens Dans le cadre de ce
145. rithmes g n raux d inversion en cercles noirs terme de chlorophylle a ou d en proposer des alternatives L tude repose sur des mesures effectu es durant 5 campagnes SARHYGOL en 2000 et 2001 fig 3 8 et 3 1 a La comparaison des r flectances mesur es par radiom tre hyperspectral et radiom tre multispectral polaris montre que les deux instruments fournissent des donn es proches L cart moyen entre les r flectances 490 nm not es ensuite R490 est de 25 sur 13 stations Les algorithmes classiques de quantification de la chlorophylle sont bas s sur les rapports de bandes choisies partir des proprit s de diffusion et d absorption des pigments chlorophylliens Les deux radiom tres fournissent des rapports de r flectance dont la diff rence est en moyenne de 6 5 fig 3 9 En cons quence nous pouvons utiliser l un ou l autre de ces instruments pour la mesure des rapports de r flectance de surface Nous avons ensuite test la performance des algorithmes existants d terminer la concentration en chlorophylle a chla partir des donn es hyperspectrales Ocean Optics Ceci peut tre utile indirectement pour quantifier avec plus de pr cision les concentrations en MES dans la mesure o le signal optique c tier est contraint par 3 types de composants le phytoplancton les MES et les substances organiques dissoutes color es L examen des rapports de r flectance sur l ensemble de nos donn es fig 3 10 montre qu i
146. s simul s le long de la trajectoire du 7 11 96 et simulation trait fin Sur le plan num rique N Durand a effectu une discr tisation compl te du code au second ordre en adoptant les sch mas du Princeton Ocean Model POM Blumberg et Mellor 1987 Elle a galement d fini une strat gie de mod lisation faisant intervenir un maillage taille variable dans un domaine physique i e sur lequel les r sultats du mod le sont r alistes embo t dans un domaine de calcul num rique plus vaste qui permet au champ hydrodynamique de s organiser en fonction des conditions aux limites en mer ouverte et d un for age du vent impos progressivement Cette strat gie limite la fois les probl mes num riques qui avaient engendr des divergences de calcul lors de premiers tests et les temps de calcul Les applications du mod le l embouchure de l Ebre qui ont fait appel aux donn es de t l d tection des fins de calibration et validation sont pr sent es au chapitre 4 28 2 3 Lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie Les adaptations et applications de mod les num riques d hydrodynamique et de transport particulaire des lagons sont rares Les travaux publi s en hydrodynamique sont bas s sur des mod les bidimensionnels Frith et Mason 1986 Kraines et al 1998 et sur des mod les tridimensionnels pour des zones d extension r duite Tartinville et al 1997 Les mod les de transport de MES sont couramment appliqu s
147. s 2 et des mesures compl mentaires sur un trajet pr d fini couvrant une large surface du Golfe du Lion le plus rapidement possible soit en deux jours et suivant un chantillonnage r gulier tous les deux mois L objectif de ces mesures tait de fournir une couverture quasi synoptique et quasi instantan e des courants et de l hydrologie du Golfe pour en tudier la structure interne la variabilit et fournir l occasion des donn es pour les simulations num riques m so chelle entreprises au Laboratoire d A rologie sous l gide de C Estournel et P Marsaleix A Petrenko m a invit profiter des campagnes SARHYGOL pour effectuer r guli rement des mesures spectroradiom triques de surface dans le Golfe du Lion L objectif de ces mesures tait double 1 comparer des mesures de r flectance de surface polaris es et non polaris es 2 analyser la variabilit spatiale de r flectance dans le Golfe pour valider les algorithmes g n raux d inversion optique en terme de chlorophylle ou en proposer des alternatives Le chantier Nouvelle Cal donie du PNEC issu d un programme que soutenait auparavant le Programme National de Recherche sur les R cifs Coralliens PNRCO a d marr en 2000 sous la direction de Renaud Fichez Sur le plan de la physique c ti re le chantier Nouvelle Cal donie du PNEC reposait essentiellement sur Pascal Douillet IRD aux talents multiples en hydrodynamique mesures in situ mod li
148. s Series 1 Coral Reefs 1 Int J Remote Sensing 1 T l d tection 1 Journal de Recherche Oc anographique 1 2 4 Expertises e Evaluation de projets concernant le suivi des cons quences cologiques et cotoxicologiques de la mar e noire due au naufrage de l Erika INERIS f vrier 2001 e Evaluation d un dossier soumis au Comit Scientifique du PNEC appel d offres 2003 e Evaluation de projets pour le programme ZoN Co Nouvelle Cal donie Provinces Etat appel d offres 2003 e Plan POLMAR MER exercice Noum a 18 d c 2003 devenir de nappes d hydrocarbure e Evaluation d un projet de th se financ e par l IRSN Institut de Radioprotection et de S ret Nucl aire janvier 2004 e Evaluation d un dossier soumis au Comit Scientifique du PNEC appel d offres 2004 2 5 Participation aux campagnes de mesures M diterran e 11 campagnes de mesures de 2 15 jours e Embouchure du Rh ne Nov 94 campagne MODEPAR navire CNRS INSU Professeur Georges Petit programmes PNOC et MEDDELT e Embouchure de l Ebre navire CNRS INSU T thys II FANS campagnes franco espagnoles Novembre 96 campagne FLIPER1 Juillet 97 FLIPER3 chef de mission avec J J Naudin et A Cruzado e Embouchure du Rh ne Avr 98 et Mars 99 BIODYPARI et BIODYPAR3 navire T thys II PNOC e Golfe du Lion Avril Juin Sept Nov 2000 et F v Juin 2001 SARHYGOL 2 6 SARHYGOL 8 navire T thys II PNEC Nou
149. s kilom tres Fig 4 4 Lignes de courant simul es pour la situation du 6 juillet 1997 1 micron 10 microns kilom tres Fig 4 5 Lignes d iso concentration en MES en surface le 6 juillet 1997 11h Test de sensibilit la taille des particules 51 Une autre tude num rique du panache de l Ebre a t conduite par une quipe catalane qui a aliment son analyse avec des donn es SPOT que nous avions acquises Mestres et al 2003 en annexe Les structures turbides mises en vidence sur l image SPOT ont t utilis es pour valider qualitativement les structures halines calcul es par le mod le Citations de Durand et al 2002 Galofr et al 2002 Salat et al 2002 Xing et Davies 2002 Maidana et al 2002 Jones 2002 Calibration du mod le de transport dans le lagon par t l d tection Ouillon et al 2004 Le mod le de transport de vases implant sur le lagon de Nouvelle Cal donie avait t test dans des conditions de for age sch matiques et avec un jeu de param tres globaux dans Douillet ef al 2001 Nous avons ensuite test ce mod le en situation r elle En septembre octobre 2002 des campagnes de mesures physiques turbidit et optiques r flectance de surface simultan es se sont d roul es tous les 16 jours lors des passages du satellite Landsat 7 Nous avions alors demand aux programmeurs de Landsat 7 d enregistrer syst matiquement les donn es acquises par le satellite sur l
150. s le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie 1 re partie octobre 1988 a juillet 1989 Rapp Sci Tech ORSTOM Noum a Sci Mer Biol mar 53 271 pp Douillet P Bargibant G Hamel P Hoffschir C Menou J L Panch J Y Tirard P 1990 Mesures de courant de mar e et de vent dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie 2 me partie juillet 1989 octobre 1990 Rapp Sci Tech ORSTOM Noum a Sci Mer Biol mar 58 722 pp Douillet P 1998 Tidal dynamics of the south west lagoon of New Caledonia observations and 2D numerical modelling Oceanologica Acta 21 69 79 Douillet P Ouillon S Cordier E 2001 A numerical model for fine suspended sediment transport in the southwest lagoon of New Caledonia Coral Reefs 20 361 372 Douillet P Ouillon S Fichez R Panch J Y Enhancement of regional variations in salinity and temperature in a coral reef lagoon New Caledonia SW Pacific Coral Reefs soumis Douillet P Schmied L Jouon A Bel Madani A Ouillon S Comparison between numerical simulation of wind wave distribution and wavemeter gauge measurements in a semi enclosed lagoon En pr paration pour J Atmospheric and Oceanic Technology Doxaran D Froidefond J M Lavender S Castaing P 2002 Spectral signature of highly turbid waters Application with SPOT data to quantify suspended particulate matter concentrations Remote Sensing of Environment 81 1 149 161 Doxaran D Froidefond J M Castaing P 2003 Remote
151. s r sultats mesures et simulations ont permis de montrer par exemple que la r ponse des eaux l g res de surface aux changements de vent est imm diate et que les eaux sous jacentes conservent pendant plusieurs heures les caract ristiques du panache dans ses anciennes configurations Les structures turbides ont t prises en compte pour analyser les champs de courant le jet c tier et les zones d upwelling et de downwelling L analyse sugg re galement que les vents tournants induisent une dispersion et un temps de r sidence plus grands des nutrients apport s par le Rh ne et qu ainsi ils contribuent plus que les pisodes de mistral l enrichissement de la frange c ti re du Golfe du Lion Estournel et al 2001 Distance km 4 He Distance km il a Fig 4 1 Le panache du Rhone en proche embouchure le 10 nov 94 vent de secteur SE le 9 nov ayant tourn NO dans la nuit du 9 au 10 d bit de 3400 m s a champ de concentration en MES 11h d riv de donn es SPOT Ouillon et al 1997 cf fig 3 4 b courants de surface a 12h mesur s par radar VHF Broche et al 1998 c courants de surface et isohalines a 12h simul s l aide du code Symphonie Estournel et al 2001 49 La figure 4 1 illustre la compl mentarit des outils employ s pour mesurer simuler et in fine analyser l pisode de vent tournant de SE a NO L analyse physique des 3 pisodes e
152. s s diments du Golfe du Lion exp riences et mod lisation Rapport de stage DEA Sciences de l Environnement Marin Universit Aix Marseille 2 COM Schrimm M Heussner S Buscail R 2002 Seasonal variations of downward particle fluxes in front of a reef pass Moorea Island French Polynesia Oceanologica Acta 25 61 70 77 Siegel H 1989 Measurements of the spectral reflectance of different kinds of sediments and benthic organisms Beitr Meeresdk 60 77 78 Simpson J H 1997 Physical processes in the ROFI regime J Marine Systems 12 3 15 Smith J D McLean S R 1977 Spatially averaged flow over a wavy surface J Geophysical Res 82 1735 1746 Smith S V Buddenmeier R W 1992 Global change and coral reef ecosystems Annu Rev Ecol Sys 23 89 Soulsby R L 1997 Dynamics of marine sands Thomas Telford Publications 249 pp Stumpf R P Pennock J R 1989 Calibration of a general optical equation for remote sensing of suspended sediments in a moderately turbid estuary J Geoph Res 94 14363 14371 Sukhodolov A Uijttewaal W S J Engelhardt C 2002 On the correspondence between morphological and hydrodynamical patterns of groyne fields Earth Surface Processes and Landforms 27 3 289 305 Sukhodolov A Engelhardt C Kruger A Bungartz H 2004 Case study Turbulent flow and sediment distributions in a groyne field J Hydraulic Engineering ASCE 130 1 1 9 Sydor M 1980 Remote sensing of p
153. sation analyse comme en analyse num rique R Fichez m a propos de rejoindre l quipe impliqu e dans le chantier pour travailler sur le transport particulaire dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie Cette collaboration a d marr par le co encadrement avec P Douillet des stages de DEA d Emmanuel Cordier en 2000 et de Bastien Bouron Morin en 2001 puis par mon d tachement l IRD sur un poste d accueil en d tachement en septembre 2001 UR CAMELIA de l IRD depuis 2001 La France avec 55 000 km de r cifs coralliens dans les trois oc ans tropicaux soit pr s de 10 des r cifs mondiaux est responsable d un des plus grands lin aires c tiers de r cifs coralliens Le lagon de Nouvelle Cal donie d une superficie globale de 24 000 km est le deuxi me au monde en longueur apr s le R cif de la Grande Barri re en Australie Les milieux coralliens ont une grande importance sur les plans environnemental biodiversit exceptionnelle culturel et socio 18 conomique notamment pour la p che et le tourisme Ils abritent cependant des cosyst mes fragiles tr s sensibles aux apports anthropiques et aux modifications du climat Depuis les 15 derni res ann es les ph nom nes de blanchissement des coraux ont augment en nombre et en intensit avec une pointe en 1998 qui s est traduite par la d vastation de nombreux r cifs sur l ensemble de la plan te Ce ph nom ne li l expulsion prolong e des zoox
154. sensible pour des concentrations sup rieures 0 1 mg l qui fournit dans la colonne d eau des profils de distribution de tailles gamme 1 25 250 um et de concentration Le principe du granulometre reposant sur la mesure de la lumi re diffus e 32 angles cet appareil fournit galement la Volume Scattering Function primordiale pour la caract risation optique des particules lorsque l on simule le transfert radiatif dans la colonne d eau Ainsi les instruments de base indispensables une quipe travaillant en hydrodynamique et dynamique particulaire en eaux c ti res sont d j largement r unis Des quipements seront acquis pour compl ter ce parc avec recherche de financements ext rieurs en compl ment des cr dits propres IRD A titre d exemples les mesures de turbidit par OBS Optical Backscattering Sensors seront compl t es par des mesures par ABS Acoustic Backscattering Sensors plus sensibles aux grosses particules qu aux fines des turbidim tres et courantom tres compl mentaires seront achet s pour chantillonner avec pr cision la couche limite dynamique et le n ph lo de de fond il sera par ailleurs important de mettre en place plusieurs stations m t o pour d terminer la variabilit spatiale du vent dans les baies entourant Noum a En ce qui concerne l optique marine des s ries de mesures communes et analyses conjointes seront poursuivies avec des chercheurs dont les int r ts convergent
155. sensing reflectance of turbid sediment dominated waters Reduction of sediment type variations and changing illumination conditions effects by use of reflectance ratios Applied Optics 42 15 2623 2634 Durand N 2000 Mod lisation num rique tridimensionnelle du panache de l Ebre Th se Universit de Toulon et du Var Durand N Arnoux S Ouillon S Rey V Frauni P 1999 Three dimensional plume of the Rh ne river Mixing and dispersion in stably stratified flows P A Davies ed Oxford Univ Press 341 353 Durand N Fiandrino A Frauni P Ouillon S Forget P Naudin J J 2002 Suspended matter dispersion in the Ebro ROFI an integrated approach Continental Shelf Research 22 267 284 Estournel C Kondratchoff V Marsaleix P Vehil R 1997 The plume of the Rhone numerical simulation and remote sensing Continental Shelf Research 17 8 899 924 Estournel C Broche P Marsaleix P Devenon J L Auclair F Vehil R 2001 The Rhone river plume in unsteady conditions numerical and experimental results Estuarine Coastal and Shelf Science 53 25 38 Fang H W Wang G Q 2000 Three dimensional mathematical model of suspended sediment transport J Hydraulic Engineering 126 8 578 592 Fichez R Chifflet S Douillet P G rard P Bujan S Ouillon S Effect of terrigeneous and anthropogenic inputs on the spatial and temporal variability of water chemistry in a coral reef lagoon ecosystem Marine Pollutio
156. st pr sent e par Durand et al 1999 en annexe Arnoux Chiavassa ef al 1999 et Estournel et al 2001 Une pr sentation synth tique de la d marche int gr e associant mesures t l d tection et mod lisation num rique sur les panaches du Rh ne et de l Ebre est galement jointe en annexe Arnoux Chiavassa et al 2000 Etude int gr e du panache de l Ebre Durand et al 2002 Mestres et al 2003 Les r gimes caract ristiques fluvial et climatique l embouchure de l Ebre ont t tablis partir d une ann e d enregistrements et compar s la bibliographie par Durand dans le cadre de sa th se L tude s est articul e autour de trois pisodes caract ristiques La calibration du mod le a t r alis e sur une situation quasi stationnaire de vent de Nord Ouest mestral datant du 6 juillet 1997 cf fig 4 2 4 5 Cet pisode est int ressant car il s agit d une situation r currente d une part et qu elle a fait l objet de nombreuses mesures hydrologiques et optiques sur place le 6 juillet 97 2h de la prise d image SPOT cf fig 3 6 et 3 7 3 2 ms x 10 kilom tres 10 30 nites kilom tres Fig 4 2 Courants de surface et isohaline 36 7 Fig 4 3 Vitesse verticale moyenne des courants le 6 juillet 97 11h le 6 juillet 97 11h Les simulations ont notamment montr que la topographie c ti re en coin qui induit la formation de recirculations tridimensionnelles complexes dues
157. ste c t sur des fonds de 20 m Mesure 1 2 7 Mod le 0 8 0 6 4 0 4 4 0 2 0 r r r r 5 07 03 6 07 7107 8 07 9 07 10 07 ite 10 Fig 2 18 Champ de hauteur significative de vagues de Fig 2 19 Hauteur significative des vagues en m vent le 6 juillet 2003 a 10h30 en r gime instationnaire station fig 2 18 comparaison mesure simulation 33 En terme de mod le notre choix s est port vers l adaptation du code WAVEWATCH III d velopp par Hendrik Tolman a la NOAA NCEP US National Centers for Environmental Prediction e g Tolman 1991 1999 Il s agit d un mod le spectral simulant la g n ration et la propagation des vagues de vent L quation r solue par direction et par fr quence de vagues est l quation de transport de l action d finie comme tant l nergie divis e par la pulsation de la vague WAVEWATCH III est un mod le dit de troisi me g n ration les g n rations de mod les se distinguant par la formulation des termes qui d crivent les interactions non lin aires entre diff rentes vagues de fr quences li es Sa validation et sa connexion au mod le hydros dimentaire ont d marr en 2002 en collaboration avec L Schmied Elles ont donn lieu un stage de DESS Aouad 2002 et un projet de fin d tude ing nieur Bel Madani 2003 Les illustrations pr sentent des r sultats typiques du mod le fig 2 18 et leur confrontation a des mesures non d
158. sur bourse MRT nous commencerons galement caract riser avec J Piazzola MC au LSEET LEPI les apports particulaires au lagon par voie olienne en mettant en place des impacteurs pour pr lever des a rosols les caract riser et les quantifier D autres rencontres ont lieu en 2004 l occasion de projets qui me permettront de travailler avec des chercheurs australiens am ricains canadiens projet NASA et belges Projet MOM sur la Polyn sie Par ailleurs une collaboration a d marr avec P Larcombe en 2002 alors qu il tait chercheur la James Cook University Townsville Australie En 2003 il a t appel de nouvelles responsabilit s en Grande Bretagne Un article commun est en cours de r daction sur l analyse de la dynamique particulaire dans la baie de Dumb a l une des deux baies qui entourent Noum a et pourrait pr luder un renforcement d activit s de recherche communes Larcombe et al en pr p D autre part j ai donn mon accord de principe pour participer un projet concernant la caract risation optique des fonds coralliens pour la partie fonds meubles sables et vases projet dirig par Eric Hochberg Universit d Hawa i dont le financement a t demand la NASA d but 2004 Coordination de la Recherche Instrumentiste depuis plus de 10 ans mon travail a volu durant ces trois derni res ann es Tout en poursuivant les travaux dans lesquels j tais engag j ai
159. sur cas d cole les simulations ont t compar es des mesures de terrain et des champs de turbidit issus de donn es satellitales Ouillon ef al 2004 Ce travail qui r sulte d une int gration mod le mesure t l d tection est pr sent dans le chapitre 4 Citations de Douillet et al 2001 Grenz et al 2003 Doxaran ef al 2003 Bouvet et al 2003 Pinazo et al sous presse 31 10 Fig 2 14 Contrainte moyenne et contrainte maximale surl ensemble des points de calcul pendant un cycle de 10 mar e en situation d aliz moyen 8 m s en fonction du pourcentage de vase dans ko le s diment superficiel 102 La valeur seuil retenue 0 017 Pa est indiqu e d un trait horizontal 10 104 0 20 40 60 80 100 Pourcentage de vase Tide wind 8m s Fig 2 15 Flux de d p t de vase cumul sur un cycle Fig 2 16 R partition de la teneur en vase des de mar e sous l effet mar e aliz en g m cycle s diments d apr s Debenay 1987 Chardy et al 1988 Mod lisation 3D du transport de s diments non coh sifs non publi Un mod le de transport advectif diffusif de s diments non coh sifs sables a t implant et test lors du stage de DEA de B Bouron Morin en 2001 co encadr avec P Douillet L quation g n rale r solue est l quation d advection diffusion r solue galement pour le transport de vases Les diff rences entre les deux mod les concernent l
160. sur la ou les couleurs dominantes en chaque station nous avons donc cherch pr ciser des seuils entre les grands types d eaux partir de valeurs spectrales de r flectance et de ses d riv es Fig 3 17 Pour chaque classe d eau des valeurs typiques de C chla m et a 440 ont t d termin es et des corr lations ont t tablies entre la d riv e premi re de la r flectance et ces quatre param tres Lahet ef al 2001b La figure 3 18 montre quelques spectres typiques ainsi que les bandes MERIS ENVISAT BrG Gr 3 Tate be ad Reflectance Reflectance nao 8 6 4 2 3 n 1 o L L L L 1 00 420 450 480 505 525 560 600 650 700 750 800 400 420 450 480 505 525 560 600 Wavelength nm Wavelength nm L 650 700 750 800 0 1 0 1 0 05 0 05 o 0 05 0 05 DRf 0 1 DRf 0 1 0 15 0 15 0 2 0 2 0 25 0 25 0 3 1 1 1 1 1 i 03 L 1 1 L 1 i 400 450 500 550 600 650 700 750 800 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Wavelength nm Wavelength nm 5 MN at TR 3b EDIE 8 4h a SS 82 a 5 LR 2 lt X ap Se j EF EN a f A 1 J f h seer re nea 400 420 450 480 505 525 560 600 650 700 750 800 400 420 450 480 505 525 560 600 650 700 750 800 Wavelength nm Wavelength nm 0 1 oip 0 05 0 05 F o o TR gt EF 0 05 0 05 F E 0 1 E 0 1 F
161. t de Toulon et du Var Arnoux Chiavassa S Rey V Frauni P 1999 Modelling of suspended matter fluxes off the Rh ne river mouth J Coastal Res 15 1 61 73 Arnoux Chiavassa S Broche P Devenon J L Durand N Fiandrino A Forget P Frauni P Ouillon S Rey V 2000 Dispersion of suspended matter in a supercritical river plume discharging in a microtidal sea an integrated approach Oceanic fronts and related phenomena Workshop rep 159 IOC UNESCO 15 21 Arnoux Chiavassa S Rey V Frauni P 2003 Modelling 3D Rhone river plume using a higher order advection scheme Oceanologica Acta 26 299 309 Ashley RM Hvitved Jacobsen T Bertrand Krajewski JL 1999 Quo vadis sewer process modelling Water Science and Technology 39 9 9 22 Bel Madani A 2003 Mod lisation du champ de vagues de vent dans le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie Rapport de projet de fin d tude ENSEEIHT IRD Noum a Belaud G 2001 A methodology for sediment transport and deposition modeling in irrigation canals La Houille Blanche 2 83 91 Bird E C F Hopley D 1969 Geomorphological features in a humid tropical sector of the Australian coast Austr Geog Stud 7 89 108 Biron P M Richer A Kirkbride A D Roy A G Han S 2002 Spatial patterns of water surface topography at a river confluence Earth Surface Processes and Landforms 27 9 913 928 Blumberg A F Mellor G 1987 A description of a three dimensional coastal ci
162. t s humaines peut accro tre les taux d rosion des sols de plusieurs ordres de grandeur Hopley et al 1993 d o la vigilance n cessaire en mati re d rosion A titre d exemple les apports particulaires ont t multipli s par 5 10 sur la Grande Barri re de Corail depuis 1870 sous l effet des activit s humaines McCulloch ef al 2003 Les diff rences climatiques et m t orologiques des milieux tropicaux se traduisent galement par des for ages caract ristiques qu il faut prendre en compte dans l tude et dans l analyse de la dynamique particulaire en zones c ti res alternance d une saison s che et d une saison humide pluviom trie tr s irr guli re avec v nements paroxystiques pluies cycloniques aliz s cyclones moussons dans l Oc an Indien influence marqu e d ENSO dans le Pacifique pr sence de houles parfois longues Pacifique La nature m me des populations de particules en suspension n est pas la m me dans les eaux c ti res tropicales et en milieux temp r s En zones tropicales les roches meubles d origine terrig ne sont m lang es aux particules carbonat es d origine biog ne ou bioclastes d bris de coraux ou d autres organismes calcaires comme certaines algues halim da ma rl des mollusques et des foraminif res Les propri t s physico chimiques des particules terrig nes et marines sont tr s diff rentes alors que les roches ont une masse volumique proche de 2650 kg m les particul
163. tance de t l d tection remote sensing reflectance et not R unit sr Le rapport de l clairement ascendant l clairement solaire sans dimension est appel r flectance et not R Entre les deux param tres existe la relation R Q R o Q est un facteur sup rieur n sr et fr quemment proche de 5 sr qui rend compte de la directionnalit du rayonnement g n ralement non isotrope r mis la surface de la mer Morel et Prieur 1977 ont introduit la distinction entre les eaux dites du cas 1 dont les propri t s optiques co varient avec la teneur en phytoplancton et les autres dites du cas 2 L essentiel des eaux hauturi res est du cas 1 tandis que les eaux c ti res influenc es galement par les substances dissoutes color es ou les particules inorganiques en suspension sont des eaux du cas 2 Les recherches en optique marine et leurs applications ont d abord t focalis es sur les eaux du cas 1 Les eaux du cas 2 n taient l objet que d tudes isol es jusqu la pr paration des produits d riv s de radiometres oc anographiques multispectraux dans la seconde moiti des ann es 90 La cr ation de I TOCCG en 1996 illustre cet int r t scientifique r cent pour les eaux du cas 2 Les premi res applications c ti res de la t l d tection visible reposaient sur une approche empirique qui consiste exprimer ponctuellement la r flectance en fonction des teneurs locales en particules Sydor 1980
164. tection utiles la calibration et la validation des mod les avec S Andr fou t l poque l University of South Florida et CRI IRD depuis juillet 2003 ainsi qu une collaboration concernant la mod lisation des vagues de vent avec L Schmied M C au LSEET LEPI J ai galement d marr des missions de mesures optiques dans le lagon de Nouvelle Cal donie communes avec C Dupouy UMR LODYC En 2003 mes travaux ont converg avec ceux de C Chevillon sur la caract risation des propri t s des s diments superficiels nature origine terrig ne ou biog ne granulom trie substrats environnants algues herbiers coraux et leur rodabilit Chevillon participera galement en 2004 aux travaux commenc s en 2001 concernant la couleur des sables et des vases Une collaboration a galement t initi e avec Ron Szymczak oc anographe autralien qui collabore avec PUR 103 dans le domaine de la radiochimie pour d terminer par exemple les temps de r sidence des particules dans l eau Cette collaboration se poursuit dans le cadre de la th se d A Jouon que je co encadre 67 En 2004 d bute la mod lisation de la circulation atmosph rique sur la zone incluant le lagon et qui n cessite donc l application du mod le l ensemble de la Nouvelle Cal donie pour disposer d un champ de vent h t rog ne et r aliste pour le mod le hydros dimentaire Nous co encadrons ce travail avec G Tedeschi M C au LSEET LEPI
165. tique a galement t test e Elle conduit une erreur inf rieure 50 dans la One 442 490510 560 620 660681 705 A775 m r FES A nm d termination des concentrations en s diments et en chlorophylle La d marche consiste valuer Fig 3 18 R flectance typique de 4 types d eau chla partir d algorithmes empiriques puis C et g re et extension des bandes spectrales MERIS ay 440 par inversion du mod le de r flectance _ Mesures Reconstitution par mod le avec comme param tres d entr e la valeur moyenne de m typique de la classe d eau tudi e et la valeur empirique de chla Lahet et al 2001b L extension de notre m thode de restitution des param tres de qualit de l eau en consid rant les r flectances chantillonn es la position des canaux MERIS Medium Resolution Imaging Spectrometer capteur embarqu sur la plateforme spatiale ENVISAT est pr sent e dans l article Lahet et al 2001a Citations Larouche et al 2003 Iwashita et al 2004 Propri t s optiques des roches et min raux Ouillon ef al 1997 Ouillon et al 2002 Les propri t s optiques de diff rentes roches ont galement fait l objet de mesures de terrain ou de laboratoire En 1997 des mesures d att nuation de la lumi re dans une eau charg e d un s diment connu ont t r alis es travers une cuvette en quartz en utilisant une source de lumi re artificielle au spectre t
166. titution de couches turbides TSM Concentration mg l superpos es en une station de v rit mer fig 3 7 montre que la m thode a permis sur Fig 3 7 Reconstitution d un profil de concentration cette station de d terminer la concentration deux couches sous la surface partir de mesures __ et moyenne avec une erreur de 2 sur la a partir de donn es SPOT XS1 et XS2 sur une couche de surface et de 22 pour la couche station de v rit mer le 6 juillet 1997 sous jacente Il convient d insister sur le fait que le panache de l Ebre s est pr t de mani re exceptionnelle au d veloppement de cette m thode d inversion pour deux raisons essentielles 1 le panache de 39 l Ebre est g n ralement supercritique et se d verse en milieu microtidal les eaux sont donc nettement stratifi es en zone de proche embouchure 2 la charge turbide l embouchure est g n ralement assez peu importante concentration de l ordre de 5 mg l ou inf rieure Intercomparaison de protocoles de mesures et Algorithmes optiques pour la chlorophylle dans le Golfe du Lion Ouillon et Petrenko soumis La M diterran e est connue pour tre une zone sur laquelle les algorithmes bio optiques classiques tablis partir de large base de donn es tels les algorithmes OC2 et OC4 O Reilly ef al 1998 2000 utilis s pour l inversion de donn es SeaWiFS sont d faillants Les eaux oligotrophes m diterran ennes apparaissent en effet plus
167. uc H 1997 River discharge and wind influence upon particulate transfer at the land sea interaction Case study of the Rh ne river plume Estuarine and Coastal Shelf Science 45 303 316 O Donnell J 1990 The formation and fate of a river plume a numerical model J Phys Oceanography 20 551 569 O Reilly J E Maritorena S Mitchell B G Siegel D A Carder K L Garver S A Kahru M McClain C 1998 Ocean color chlorophyll algorithms for SeaWiFS J Geoph Res 103 24937 24953 O Reilly J E Maritorena S Siegel D A O Brien M Toole D Mitchell B G Kahru M Chavez F P Strutton P Cota G F Hooker S B McClain C Carder K L M eller Karger F Harding L Magnuson A Phinney D Moore G F Aiken J Arrigo K R Letelier R Culver M 2000 Ocean color chlorophyll a algorithms for SeaWiFS OC2 and OC4 Version 4 In S B Hooker and E R Firestone Eds SeaWiFS Postlaunch Technical Report Series Vol 11 Seawifs Postlaunch Calibration and Validation Analyses Part 3 pp 9 23 NASA Technical Memorandum 206892 Oey L Y Mellor G L 1993 Subtidal variability of estuarine outflow plume and coastal current a model study J Phys Oceanography 23 164 171 Orpin A R Ridd P V Stewart L K 1999 Assessment of the relative importance of major sediment transport mechanisms in the central Great Barrier Reef lagoon Austr J Earth Sci 46 883 896 Ouillon S 1993 Mod lisation math matique de l hydro
168. uillet ef al 2001 La g n ration et la propagation des vagues de vent notamment pour les lagons ou les atolls dans lesquels la houle du large p n tre peu ainsi que l effet combin des vagues et des courants dans les changes particulaires au fond doivent donc faire l objet d tudes approfondies Le mod le de g n ration et de propagation des vagues de vent que nous avons implant sur le lagon sud ouest de Nouvelle Cal donie code WAVEWATCH III de la NOAA a t valid a partir de mesures de vagues non directionnelles La modification du champ de contraintes de fond induite par les vagues dans le mod le de transport particulaire a t introduite fin 2003 Bel Madani 2003 Nous esp rons valider cette approche d s 2004 partir de mesures directionnelles de vagues et de mesures dynamiques resserr es dans la couche limite benthique ADV Sontek Une fois le mod le de vagues et son couplage au mod le hydro s dimentaire valid s il sera possible de quantifier la part des vagues dans les apports nerg tiques en zone de fond et dans les pisodes de remise en suspension Temps de r sidence des particules Collaborations R Szymczak ANSTO Sydney J M Fernandez CEA P Douillet amp A Jouon UR CAMELIA Une collaboration sera engag e avec Ron Szymczak ANSTO Australie et Jean Michel Fernandez CEA mis disposition de l IRD partir d avril 2004 g ochimistes qui utilisent des approches de tra age radiochim
169. ulaires modifient la fois les milieux d origine les zones de transit et les milieux r cepteurs Ils appauvrissent ou enrichissent inhibent ou fertilisent suivant un r gime en volution perp tuelle Les activit s humaines influent sur la dynamique particulaire rejets industriels et urbains am nagement du territoire rosion accrue des sols activit s mini res aquaculture Les modifications climatiques ont galement un impact sur la dynamique particulaire d s lors qu elles modifient par exemple le r gime hydrologique ou le niveau de la mer Un article pr sent en annexe rappelle quelques chiffres relatifs l ampleur aux enjeux et aux impacts du transport particulaire en domaines fluvial et c tier Ouillon 1998 Etudier la dynamique particulaire a ainsi pour objet la connaissance et la quantification des flux particulaires induits par diff rents for ages dans le but de pouvoir les simuler et d valuer Vimpact d activit s anthropiques et de modifications climatiques sur les milieux Conna tre la dynamique particulaire est ainsi utile stricto sensu morphodynamique et essentiel pour les tudes g ochimiques et biologiques pour am liorer la connaissance des cycles l mentaires et des flux de 15 polluants adsorb s ou dissous et pour en valuer les cons quences sur par exemple la production primaire et les cosyst mes la r partition des habitats ou la qualit des eaux L int r t scientifique sp cifiqu
170. umes J Phys Oceanography 16 2137 2149 Chao S Y 1987 Wind driven motion near inner shelf fronts J Geoph Res 92 3849 3860 Chao S Y 1988a River forced estuarine plumes J Phys Oceanography 18 72 88 Chao S Y 1988b Wind driven motion of estuarine plumes J Phys Oceanography 18 1144 1166 Chapalain G Thais L 2000 Tide turbulence and suspended sediment modelling in the eastern English Channel Coastal Eng 41 295 316 Chardy P Chevillon C Clavier J 1988 Major benthic communities of the south west lagoon of New Caledonia Coral Reefs 7 69 75 Cheng C Y Sumner P L Fuller C B Ernest A N 1998 Aquatic sediments Water Environment Research 70 4 780 807 Chevillon C 1996 Skeletal composition of modern lagoon sediments in New Caledonia coral a minor constituent Coral Reefs 15 199 207 Claustre H Morel A Hooker S B Babin M Antoine D Oubelkheir K Bricaud A Leblanc K Qu guiner B Maritorena S 2002 Is desert dust making oligotrophic waters greener Geophysical Research Letters 29 10 doi 10 1029 2001GL014056 Clementson L A Parslow J S Turnbull A R Bonham P I 2004 Properties of light absorption in a highly coloured estuarine system in south east Australia which is prone to blooms of the toxic dinoflagellate Gymnodinium catenatu Estuarine Coastal and Shelf Science sous presse Cole J 2003 Dishing the dirt on coral reefs Nature 421 705 706 Cordier E 2000 Mod lis
171. ux herbiers algueraies ma rl fonds durs Par temps calme l essentiel de la turbidit des eaux est d la remise en suspension des particules fines argile limon qui constituent la couche s dimentaire superficielle Ainsi pour mod liser le transport particulaire dans le lagon le maillon indispensable compl tant un mod le hydrodynamique est un mod le de transport de vases Nous avons tout d abord implant un mod le g n rique de transport les lois de d p t et d rosion pour les s diments coh sifs provenant respectivement des formulations de Krone 1962 et Parth niades 1965 et avons effectu une premi re estimation globale des principaux param tres qu il convient d ajuster dans ce type de mod le Les quations r solues par le mod le sont pr sent es in extenso dans l article joint en annexe Le mod le est programm pour r soudre autant d quations de transport advectif diffusif qu il y a de classes de tailles de particules significatives En 2000 nous ne disposions d aucune donn e granulom trique concernant les particules en suspension en revanche plusieurs analyses granulom triques avaient t effectu es sur des s diments superficiels par tamisages successifs cartes s dimentologiques r alis es par F Dugas et J P Debenay de 1978 1982 Debenay 1987 Chardy et al 1988 compl t es par les mesures de Chevillon dans les ann es 90 ou l aide d un granulom tre laser dans la baie de Dumb a stage
172. vanche on conna t mal ce ph nom ne lorsqu il se produit sur de tr s fortes pentes comme celles des r cifs coralliens En s appuyant sur des r sultats exp rimentaux ant rieurs Young 1989 Gourlay 1996 sur les approches analytiques r centes Hearn 1999 Hearn et al 2001 Massel et Gourlay 2000 ainsi que sur nos mesures haute fr quence nous proposons de d velopper un mod le d crivant la transformation des vagues sur le r cif ainsi que le set up et l apport d eau dans le lagon qui en r sulte On s int ressera aussi l influence des ondes de groupe sur le ph nom ne de set up La caract risation de la houle ext rieure b n ficiera de l analyse de donn es de t l d tection S Andr fou t et de donn es m t orologiques M t o France L tude s chelonnera sur la p riode 2005 2007 Elle d bouchera notamment sur l tude de l impact des apports oc aniques sur la s dimentologie des zones d arri re r cif 2006 2007 Une tude similaire sur un atoll polyn sien sera entreprise dans le cadre d un projet financ par le MOM qui d marre en ao t 2004 cf p 2 60 Couverture benthique S diments superficiels et Taux d rosion Collaborations C Chevillon caract risation des substrats UR CAMELIA C Payri couvert algal Univ Polyn sie Fran aise Tahiti S Andr fou t mesures spatiales UR COREUS IRD Noum a P Le Hir mesure in situ de l rodabilit Ifremer Brest P Douillet st
173. velle Cal donie e 30 jours de mesures physiques dans le lagon CTD optique bord du N O Coris IRD 2001 2003 e Chef de mission de la campagne franco australienne CAMECAL 5 IRD ANSTO navire IRD Alis 19 27 Juin 2003 PNEC et ZoN Co Fidji e Lagon de Suva Campagne BULA 3 navire IRD ALIS 12 19 avril 2003 Les r sum s des campagnes sur le T thys II et sur l Alis sont consultables sur le site web de SISMER http www ifremer fr sismer catal campagne campagne htm 3 Encadrement scientifique 3 1 Th ses soutenues Florence Lahet Caract risation optique d eaux c ti res m diterran ennes mesure mod lisation et inversion des r flectances Application aux observations satellitales 1996 1999 Bourse MRT DEA SEM Direction P Forget 50 S Ouillon 50 Th se soutenue le 15 d cembre 1999 mention Tr s Honorable Jury Y Lucas pr sident A Bricaud J M Froidefond rapporteurs M Petit R Santer L Wald P Forget S Ouillon Publications a 6 a 7 a 8 a 9 Congr s b 8 b 10 b 12 b 14 Actuellement en CDD avec CLS Argos et l US Espace IRD Montpellier Nathalie Durand Mod lisation num rique tridimensionnelle du panache de l Ebre 1996 2000 Bourse MRT DEA SEM Direction P Frauni 50 S Ouillon 50 Th se soutenue le 19 d c 2000 mention Tr s Honorable Jury L A Roma a pr sident F Brissaud A Palanqu s rapp A G Davies P Frauni S Ouillo
174. vertes sur les images qu elles ne le seraient si les seuls pigments chlorophylliens en expliquaient la couleur Ceci semble d a la pr sence dans les eaux de l ensemble du bassin m diterran en de poussi res du Sahara Claustre et al 2002 Si l on veut utiliser en routine des images visibles sur le Golfe du Lion ou plus g n ralement en M diterran e nord occidentale cadre du PNEC par exemple il est important d tablir des algorithmes sp cifiques cette r gion voire de proposer une inversion adapt e par zones et ou par saisons Profitant des campagnes r guli res Fee SPE FE ASE 5 E 5 5 E dans le Golfe du Lion pour le ace programme SARHYGOL cf p 18 nous avons entrepris A Petrenko et moi une s rie de mesures de 4 r flectance de surface dans un double objectif 1 comparer les mesures de r flectance hyperspectrale que 43N4 jeffectuais avec les mesures de Gap r flectance multispectrales qu A Leu ate Petrenko r alisait l aide d un nl radiom tre polaris d velopp au 43 6 N 43 N 42 7 N o a Laboratoire d Optique lt Atmosph rique de Lille le 44y DEN SIMBAD 2 analyser la variabilit SE 3 5 E 4E 4 5 E SE 5 5 E spatiale de r flectance au sein du Golfe dans le panache du Rh ne et Fig 3 8 Trajectoire des campagnes SARHYGOL pointill et hors panache afin de valider les stations de mesures optiquesOcean Optics OO SIMBAD algo

Habilitation à Diriger des Recherches

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