Étude des propriétés physiques des vagues océaniques à partir d'observations par radar aéroporté à ouverture réelle

La compréhension et la prévision des vagues relèvent d’un enjeu économique et sociétal d’une part, notamment pour la navigation, les activités pétrolières et côtières, et d’un enjeu climatique d’autre part car les vagues participent aux échanges entre l’océan et l’atmosphère. Ces échanges se font par le biais de processus physiques complexes. L’observation des vagues par les instruments in situ et par télédétection a permis d’améliorer la représentation des vagues dans les modèles. Cependant, l'amélioration des concepts instrumentaux et l’amélioration de la représentation des processus physiques liés à l’évolution des vagues dans les modèles nécessitent de poursuivre des travaux de recherche en physique de la mesure par télédétection radar de la surface océanique. Le radar SWIM, à bord de la mission CFOSAT, est un nouveau concept dédié à la mesure des spectres de vagues. Ce système permet de fournir des informations détaillées sur les vagues à l’échelle globale. Afin de préparer la mission CFOSAT, un radar aéroporté a été développé par le CNRS-LATMOS avec le soutien du CNES. Ce radar, dénommé KuROS, utilise un principe et une géométrie de mesure comparables à ceux relatifs au radar SWIM. Les objectifs de cette thèse sont doubles : d’une part comprendre les performances et les limites du radar aéroporté KuROS, et d’autre part caractériser l’apport de l’information spectrale observée à moyenne échelle par un tel concept. La première partie de la thèse traite de la comparaison des paramètres spectraux des vagues mesurées par KuROS, lors de deux campagnes de mesure, avec des données issues de modèles de vagues. On montre en particulier que les situations pour lesquelles la longueur d’onde des vagues est inférieure à 200 m et leur hauteur significative est inférieure à 4 m sont les plus appropriées à la mesure des spectres de vagues par KuROS. Un simulateur a ensuite été développé afin de quantifier les performances des mesures en fonction de l’état de la surface marine et de la géométrie d’observation. Les résultats de ce simulateur, comparés aux observations, nous permettent de confirmer les conditions dans lesquelles les paramètres spectraux sur les vagues issus de KuROS sont obtenus avec une bonne précision et de préciser quels sont les facteurs qui impactent le plus la dégradation de la précision de mesure dans certaines conditions d’état de mer.