Thèse Rôle des Marées Internes dans la Dynamique Multi-Échelle Océanique et la Biogéochimie sur Trois Régions Contrastées H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Université de Toulouse
École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace
Laboratoire de recherche : CECI - Climat, Environnement, Couplages et Incertitudes / CERFACS
Direction de la thèse : Ariane KOCH-LARROUY ORCID 0000000298500518
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

Les marées internes constituent l'un des principaux mécanismes de transfert d'énergie et de mélange dans l'océan mondial, en particulier dans les régions tropicales où elles atteignent des amplitudes importantes. Générées par l'interaction des marées barotropes avec une topographie abrupte, elles se propagent sur de longues distances, interagissent avec la circulation de méso- et subméso-échelle, et modulent la redistribution verticale de la chaleur, des nutriments et des matières en suspension. Ces processus ont des impacts directs sur la biogéochimie, premier maillon de l'écosystème, et la variabilité thermique de l'océan, incluant les événements extrêmes tels que les vagues de chaleur marines.
Cette thèse vise à placer les marées internes au coeur de l'analyse de la dynamique océanique multi-échelle dans trois régions tropicales contrastées, dont deux sont caractérisées par une forte activité de marée interne : le plateau amazonien dans l'Atlantique tropical ouest et la mer de Sulawesi en Indonésie. Une troisième région, située en face du Plateau du Pernambouc , pour laquelle la marée interne est beaucoup moins énergétique, permettra de vérifier les hypothèses dans des conditions sans ces ondes. Ces trois régions présentent des contextes dynamiques, de stratification et topographiques très différents, offrant un cadre unique pour étudier la variabilité, les mécanismes de dissipation et les impacts des marées internes dans des environnements contrastés. Elles sont caractérisées par de riches structures de méso- et de subméso-échelle, en surface comme en subsurface. Ces structures interagissent fortement avec la marée interne ; toutefois, nos connaissances de ces interactions restent encore limitées. Les principales évidences disponibles à ce jour proviennent essentiellement de simulations numériques. L'objectif de la thèse est d'explorer ces questions grâce à des jeux uniques de données in-situ dans le cadre de campagnes dédiées qui seront analysées en synergie avec des modèles et des données satellite tous deux à haute résolution déjà disponibles.
L'étude s'appuiera ainsi sur des mouillages de longue durée déployés au large de l'Amazone (AMAZOMIX) et des mouillages en mer de Sulawesi (BRIN), où l'activité des marées internes est très intense (Magalhaes et al. 2016, Kouogang et al. 2025, Koch-Larrouy et al. 2015), ainsi que des mouillages qui vont être déployés cette année (novembre 2026) au large du plateau du Pernambouc, une région où les marées sont moins intenses. Ces observations seront combinées à des données satellitaires de dernière génération, notamment l'altimétrie SWOT, ainsi qu'à des simulations numériques régionales à haute résolution (configurations jumelles à haute résolution avec et sans marée déjà disponibles pour les trois régions : AMAZON36, INESDO36 et TAPIOCA36). Cette approche comparative et intégrée permettra de mieux comprendre le rôle structurant des marées internes dans la dynamique océanique tropicale, dans la régulations des phénomènes extrêmes thermiques et dans la biogéochimie marine. Cette thèse contribuera à long terme à améliorer la représentation de la marée interne dans les modèles océaniques.

Le plateau amazonien, situé dans l'Atlantique tropical ouest, est une région particulièrement énergétique, soumise à l'influence conjointe d'une circulation de bord ouest intense, d'un panache fluvial majeur et de marées semi-diurnes parmi les plus fortes de l'Atlantique. L'interaction de ces marées avec la topographie abrupte du talus continental génère des marées internes de forte amplitude, souvent organisées en trains d'ondes ou en ondes solitaires, qui se propagent sur de longues distances. Ces marées internes interagissent étroitement avec le Courant Nord du Brésil, sa rétroflexion et les structures de méso-échelle associées, modulant le mélange vertical, la biogéochimie et la variabilité thermique régionale.
Les mers indonésiennes constituent un second site d'étude clé pour les marées internes. Cette région semi-fermée, située au coeur de l'archipel indonésien, est caractérisée par une topographie extrêmement complexe, une stratification marquée et des marées barotropes intenses, favorisant la génération de marées internes parmi les plus énergétiques du globe. Les marées internes y interagissent avec une circulation régionale complexe, influencée par les échanges entre bassins indonésiens, et jouent un rôle majeur dans le mélange vertical et les échanges de masse et de chaleur entre l'océan Pacifique et l'océan Indien.
Finalement, le plateau du Pernambouc est situé dans une région océanique avec une dynamique de courants très énergétiques (Courant Nord du Brésil de Surface et Subsurface) et un flux de marée interne relativement faible.
La comparaison entre ces trois régions offre une opportunité unique pour analyser comment les marées internes se développent, se propagent et se dissipent dans des environnements dynamiques contrastés, et pour identifier les mécanismes universels versus région-dépendants. Cette approche comparative constitue un atout majeur du projet, permettant de dépasser les études de cas régionales et de contribuer à une compréhension plus générale du rôle des marées internes dans l'océan tropical.
Un autre atout majeur de ce projet est la disponibilité d'ores et déjà d'un grand nombre de jeux de données in situ uniques provenant des mouillages qui seront combinés avec des sorties de modélisation et des données spatiales à très haute résolution.

L'objectif général de cette thèse est de comprendre le rôle dominant des marées internes dans la dynamique océanique tropicale et leurs impacts sur la biogéochimie et la variabilité thermique, à partir d'une approche comparative entre trois régions contrastées. Cet objectif se décline en deux axes principaux, un en lien avec les processus associés aux IT et l'autre aux impacts :
1.Caractériser la génération, la propagation et la variabilité spatio-temporelle des marées internes, les interactions entre les marées internes et la circulation de méso- et subméso-échelle et les transferts d'énergie
2.Évaluer les impacts et la variabilité des marées internes sur les paramètres environnementaux tels que la température et les écosystèmes marins (chlorophylle a et coraux) à différentes échelles spatio-temporelles.

La thèse reposera sur une approche intégrée et comparative combinant observations, télédétection et modélisation numérique :
1.Analyse des séries temporelles issues des mouillages AMAZOMIX, des mouillages déployés en mer de Sulawesi et sur le Plateau du Pernambouc, incluant courants, température et salinité. Des analyses statistiques et spectrales seront mises en oeuvre afin d'identifier les signatures des marées internes, leur variabilité et leurs interactions avec la circulation.
2.Exploitation des données satellites d'altimétrie classique et SWOT pour analyser les signatures de surface des marées internes, leur organisation spatiale et leur interaction avec les structures de méso-échelle dans les deux régions.
3.Utilisation de simulations numériques jumelles (avec et sans marée) régionales à haute résolution, AMAZON36 pour la région amazonienne, INESDO36 pour l'Indonésie, et TAPIOCA36 pour le Plateau du Pernambouc, afin de valider les observations, d'extrapoler les processus dans l'espace et le temps, et de quantifier les transferts d'énergie et le mélange associés aux marées internes. Les trois configurations modèles sont déjà disponibles et sont en cours de validation. Elles seront exploitées de manière cohérente pour permettre une comparaison inter-régionale robuste.
4.Analyse de l'impact des marées internes sur la biogéochimie et la température à partir des produits satellitaires de couleur de l'eau et de température de surface, ainsi que de simulations couplées physique-biogéochimie.

Nous recherchons un(e) candidat(e) possédant de solides compétences en programmation, notamment en MATLAB et Python, ainsi qu'une excellente maîtrise des statistiques, des mathématiques et de la physique liés aux océans. Le profil idéal est celui d'une personne curieuse, motivée et passionnée par la physique de l'océan, capable de s'investir pleinement dans les défis scientifiques liés à la dynamique océanique.
En plus de ses compétences techniques, le/la candidat(e) devra démontrer une capacité à travailler de manière autonome et à évoluer dans un environnement de recherche collaboratif et multidisciplinaire. Un esprit d'analyse, une rigueur scientifique et un intérêt marqué pour la compréhension des processus physiques complexes de l'océan sont également des qualités essentielles pour réussir dans cette thèse.