Using the NOAA 5 satellite to improve knowledge on ocean surface temperature. Study of its seasonal variations in the Liguiran Sea and its spatial variations in the Mediterranean Sea - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 1980

Using the NOAA 5 satellite to improve knowledge on ocean surface temperature. Study of its seasonal variations in the Liguiran Sea and its spatial variations in the Mediterranean Sea

Utilisation du satellite NOAA 5 à la connaissance de la thermique océanique. Etude de ses variations saisonnières en Mer Ligure et de ses variations spatiales en Méditerranée

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Abstract

This thesis deals with the use of the data from the VHRR (Very High Resolution Radiometer) sensor aboard the meteorological satellite NOAA 5 for oceanic dynamics. We have developed two studies: seasonal variations (chap. 2) and spatial variations (chap. 3). The study of scales from 1 to 100 km is the main originality. CHAP. 1 Problems in utilization of the infrared measurements of SST from satellite. The errors which can affect the measurements of the SST (Sea Surface Temperature) are presented. The emissivity of the sea, the reflexion on the sea surface of the downward radiation of the sky, the atmospheric absorption are evaluated. VHRR data are shown to be reliable in the study of horizontal thermal gradients. CHAP. 2 Seasonal variations of sea surface temperature in the Ligurian Sea. The climatology of the Ligurian Sea has been studied through SST derived from NOAA-VHRR data. An original method of point averaging in time series is used to identify typical seasonal variations over a yearly cycle. Statistical comparisons with sea-truth data confirm the satellite measurements. Processing of VHRR time series also reveals the influence of wind on SST distributions. Although no quantitative relationship can be established between SST and currents, satellite imagery provides a good insight into overall marine circulation in the area under study. CHAP. 3 SST derived from VHRR data and turbulence. A statistical analysis shows the turbulent character of the SST fields. From 40 to 100 km, the structure functions obey a law: D (h)~h^m, where h is the scale. If the most frequent value of m is 1 (power spectra is k^-2, where k is the wavenumber), account must be taken of occurrence of the value 0.6. Such results agree with previous studies and are not found in turbulence theories. The need for further investigations and more complete analysis with the help of the satellite TIROS N in order to increase our knowledge is indicated.
" ... Notre objectif n'est pas le satellite, mais ce que nous pouvons atteindre à travers lui. Ce qui nous importe est de savoir en quoi, comment et sous quelles conditions, il peut nous aider dans notre tâche. ... " (Mr PIKETTY, Allocution d'ouverture des journées nationales d'études : Utilisation pour l'océanographie des satellites d'observation de la Terre. Brest, 6-8 février 1978). Cette thèse constitue une réponse partielle à cette question. En effet, ce travail a toujours été guidé par le problème de l'utilisation des données VHRR des satellites NOAA4 et NOAAS, qui permettent de tracer des cartes de températures de surface, à des fins d'océanographie dynamique. De la lecture de cette thèse, peut résulter une certaine impression de dispersion et d'inachèvement. Ayant développé deux axes de recherche (variations saisonnières, variations spatiales) et ne les ayant traités qu'à l'aide des données satellite, il était fatal que les spécialistes de chaque sujet n'y trouvent pas leur compte. Si, pour les variations saisonnières, j'ai pu élaborer minutieusement une méthode d'étude, il n'en est pas de même pour le second axe de recherche. Il n'est pas habituel en océanographie de traiter des champs bi-dimensionnels. J'ai donc utilisé plus ou moins les méthodes usuelles d'étude des séries temporelles, en les alliant avec celles issues de la géostatique minière que j'ai apprises à l'Ecole des Mines. J'ai conscience des imperfections et des problèmes statistiques attachés à mon étude, mais, étant d'abord un océanographe, j'ai préféré ne pas m'y attarder et continuer, afin de pouvoir évaluer la richesse potentielle de cette étude spatiale. J'ai également essayé de calculer numériquement les courants d'advection thermique à partir des thermographies, à l'aide de l'équation de continuité de la quantité de chaleur. Mais un calcul d'incertitude m'a vite montré que le bruit du VHRR était trop important pour que les résultats aient une quelconque signification. L'utilisation prochaine des mesures moins bruitées du satellite TIROS-N autorisera une telle étude. L'utilisation de ces mesures de température par satellite pour l'océanographie dynamique s'avère très fructueuse. Elle a permis de compléter notre connaissance des phénomènes de surface dans le bassin liguro-provençal. Elle peut également apporter des éléments de solution à l'heure où la communauté océanographique se pose des questions sur la turbulence océanique à moyenne et grande échelle. Elle devrait aussi autoriser le calcul en routine des courants d'advection thermique. En conclusion, je pense que les satellites fournissent actuellement des mesures fiables, qui sont souvent des bons traceurs de mouvement, et que l'avènement des satellites plus performants du type TIROS-N va autoriser des analyses très fines, qui vont considérablement augmenter notre compréhension des phénomènes marins.
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Dates and versions

pastel-00955880 , version 1 (05-03-2014)

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  • HAL Id : pastel-00955880 , version 1

Cite

Lucien Wald. Utilisation du satellite NOAA 5 à la connaissance de la thermique océanique. Etude de ses variations saisonnières en Mer Ligure et de ses variations spatiales en Méditerranée. Océan, Atmosphère. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1980. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00955880⟩
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