Mise en oeuvre de méthodes de contrôle optimal pour l'assimilation de données in situ et satellitaires dans les modèles océaniques PDF Download
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Author: Eric Greiner
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Category :
Languages : fr
Pages : 212
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Book Description
L'ETUDE PORTE SUR LA RESOLUTION DE PROBLEMES DE MOINDRES CARRES NON LINEAIRES RENCONTRES DANS LE DOMAINE DES ECOULEMENTS OCEANIQUES A GRANDE ECHELLE. L'ORIGINALITE DE CE TRAVAIL RESIDE DANS L'APPROCHE QUI EST FAITE PAR LA METHODE DU CONTROLE OPTIMAL PLUTOT QUE PAR UNE TECHNIQUE STATISTIQUE. CETTE METHODE CONSISTE A MINIMISER UNE FONCTIONNELLE CORRESPONDANT AU PROBLEME DE MOINDRE CARRE ETUDIE, LE MINIMUM DE CETTE OPTIMISATION ETANT UNE SOLUTION DU PROBLEME. LORS DES APPLICATIONS NUMERIQUES, LE GRADIENT DE CETTE FONCTIONNELLE N'EST PAS CALCULE PAR DIFFERENCES FINIES MAIS A L'AIDE DU MODELE ADJOINT. LA PREMIERE ETUDE DE CETTE THESE CONCERNE L'ESTIMATION DES CONDITIONS INITIALES MANQUANTES DE MODELES OCEANIQUES TELS QUE CEUX DE SAINT-VENANT, STOKES ET BOUSSINESQ A L'AIDE DE DONNEES PARTIELLES SUR L'ETAT DU SYSTEME. CETTE ETUDE THEORIQUE FAITE ESSENTIELLEMENT EN LINEAIRE EST SUIVIE D'UNE APPLICATION REELLE, L'INITIALISATION D'UN MODELE SHALLOW WATER NON LINEAIRE AVEC DES DONNEES D'ALTIMETRIE DU SATELLITE GEOSAT. LA TROISIEME ETUDE TRAITE DE L'INITIALISATION D'UN MODELE NON LINEAIRE DE BOUSSINESQ QUASI STATIONNAIRE AVEC DES DONNEES DE TEMPERATURE ET DE SALINITE UNIQUEMENT. CETTE ETUDE THEORIQUE EST SUIVIE D'UNE EXPERIENCE NUMERIQUE D'INITIALISATION D'UN MODELE OPERATIONNEL DE SIMULATION OCEANIQUE TRIDIMENSIONNELLE A L'AIDE DE DONNEES IN SITU DE TEMPERATURE ET DE CLIMATOLOGIE DE TEMPERATURE ET DE SALINITE. LES RESULTATS THEORIQUES PARTIELS AINSI QUE LES EXPERIENCES NUMERIQUES MONTRENT QUE LA METHODE S'APPLIQUE DE MANIERE SATISFAISANTE ET QU'ELLE POURRA ETRE UTILISEE DE MANIERE OPERATIONNELLE AINSI QU'EN MODE RECHERCHE POUR AMELIORER NOTRE VISION DE L'OCEAN ET PARFAIRE SA DESCRIPTION
Author: Eric Greiner
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Languages : fr
Pages : 212
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L'ETUDE PORTE SUR LA RESOLUTION DE PROBLEMES DE MOINDRES CARRES NON LINEAIRES RENCONTRES DANS LE DOMAINE DES ECOULEMENTS OCEANIQUES A GRANDE ECHELLE. L'ORIGINALITE DE CE TRAVAIL RESIDE DANS L'APPROCHE QUI EST FAITE PAR LA METHODE DU CONTROLE OPTIMAL PLUTOT QUE PAR UNE TECHNIQUE STATISTIQUE. CETTE METHODE CONSISTE A MINIMISER UNE FONCTIONNELLE CORRESPONDANT AU PROBLEME DE MOINDRE CARRE ETUDIE, LE MINIMUM DE CETTE OPTIMISATION ETANT UNE SOLUTION DU PROBLEME. LORS DES APPLICATIONS NUMERIQUES, LE GRADIENT DE CETTE FONCTIONNELLE N'EST PAS CALCULE PAR DIFFERENCES FINIES MAIS A L'AIDE DU MODELE ADJOINT. LA PREMIERE ETUDE DE CETTE THESE CONCERNE L'ESTIMATION DES CONDITIONS INITIALES MANQUANTES DE MODELES OCEANIQUES TELS QUE CEUX DE SAINT-VENANT, STOKES ET BOUSSINESQ A L'AIDE DE DONNEES PARTIELLES SUR L'ETAT DU SYSTEME. CETTE ETUDE THEORIQUE FAITE ESSENTIELLEMENT EN LINEAIRE EST SUIVIE D'UNE APPLICATION REELLE, L'INITIALISATION D'UN MODELE SHALLOW WATER NON LINEAIRE AVEC DES DONNEES D'ALTIMETRIE DU SATELLITE GEOSAT. LA TROISIEME ETUDE TRAITE DE L'INITIALISATION D'UN MODELE NON LINEAIRE DE BOUSSINESQ QUASI STATIONNAIRE AVEC DES DONNEES DE TEMPERATURE ET DE SALINITE UNIQUEMENT. CETTE ETUDE THEORIQUE EST SUIVIE D'UNE EXPERIENCE NUMERIQUE D'INITIALISATION D'UN MODELE OPERATIONNEL DE SIMULATION OCEANIQUE TRIDIMENSIONNELLE A L'AIDE DE DONNEES IN SITU DE TEMPERATURE ET DE CLIMATOLOGIE DE TEMPERATURE ET DE SALINITE. LES RESULTATS THEORIQUES PARTIELS AINSI QUE LES EXPERIENCES NUMERIQUES MONTRENT QUE LA METHODE S'APPLIQUE DE MANIERE SATISFAISANTE ET QU'ELLE POURRA ETRE UTILISEE DE MANIERE OPERATIONNELLE AINSI QU'EN MODE RECHERCHE POUR AMELIORER NOTRE VISION DE L'OCEAN ET PARFAIRE SA DESCRIPTION
Author: Eric Greiner
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Author:
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Category : Marine meteorology
Languages : en
Pages : 1132
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Book Description
Author: STEPHANE.. LOUVEL
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 189
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Book Description
L'ASSIMILATION DE DONNEES EN OCEANOGRAPHIE A POUR OBJECTIF D'UTILISER L'ENSEMBLE DES INFORMATIONS DISPONIBLES SUR LE SYSTEME ETUDIE POUR CONTRAINDRE LES MODELES DE PREVISION A RESTER LE PLUS PROCHE POSSIBLE D'UN ECOULEMENT REALISTE. EN COMPLEMENT INDISPENSABLE AUX MESURES IN SITU, LES MESURES ALTIMETRIQUES EFFECTUEES DEPUIS LES SATELLITES SONT DES DONNEES STRATEGIQUES POUR ETUDIER LES OCEANS. ELLES SONT L'EXPRESSION EN SURFACE DE LA DYNAMIQUE SUR TOUTE LA COLONNE D'EAU. CETTE THESE PRESENTE LA PREMIERE MISE EN UVRE DE L'ALGORITHME VARIATIONNEL DUAL A CONTRAINTE FAIBLE. CETTE NOUVELLE APPROCHE EST LA FORMULATION DUALE DE L'ALGORITHME VARIATIONNEL QUADRIDIMENSIONNEL COURAMMENT UTILISE DANS LES MODELES DE PREVISION ATMOSPHERIQUE. BASEE SUR LES TECHNIQUES DU CONTROLE OPTIMAL, SA PARTICULARITE EST DE PRENDRE EN COMPTE L'ERREUR DE MODELE SANS COUT DE CALCUL SUPPLEMENTAIRE PAR RAPPORT AU CAS OU LE MODELE SERAIT SUPPOSE PARFAIT. APRES UN BREF RAPPEL DES DIFFERENTES TECHNIQUES D'ASSIMILATION, NOUS METTONS EN EVIDENCE LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE L'ALGORITHME DUAL DANS LE CADRE DES EQUATIONS DE REACTION-DIFFUSION. FORT DE CETTE PREMIERE EXPERIENCE, NOUS APPLIQUERONS CETTE METHODE D'ASSIMILATION AUX OBSERVATIONS ALTIMETRIQUES DANS UN MODELE DE CIRCULATION OCEANIQUE. NOTRE CHOIX S'EST PORTE SUR LE MODELE AUX EQUATIONS PRIMITIVES A MESO-ECHELLE MICOM (MIAMI ISOPYCNIC COORDINATE OCEAN MODEL) DANS SA VERSION ADIABATIQUE. LORS DE LA DESCRIPTION DU MODELE, NOUS DEFINISSONS ET PROUVONS LA VALIDITE DES MODELES LINEAIRE TANGENT ET ADJOINT ASSOCIES A MICOM ET NECESSAIRES EN ASSIMILATION VARIATIONNELLE. NOS EXPERIENCES REPRESENTENT TOUT D'ABORD UNE CIRCULATION IDEALISEE DU GULF STREAM AUX LATITUDES MOYENNES. L'ETUDE DETAILLEE DE L'ALGORITHME DUAL PERMET DE VERIFIER NUMERIQUEMENT L'EQUIVALENCE AVEC L'ALGORITHME VARIATIONNEL USUEL DANS LE CAS D'UN MODELE PARFAIT. CETTE COMPARAISON SERA AUSSI MENEE POUR JUGER L'EFFICACITE DE DIFFERENTS TYPES DE PRECONDITIONNEMENT. L'ETUDE EST COMPLETEE PAR UNE ANALYSE SUR LE CONTENU INFORMATIF DES OBSERVATIONS DE SURFACE REVELANT, DANS CETTE CONFIGURATION, LE CHOIX STRATEGIQUE D'UNE PERIODE D'ASSIMILATION DE DEUX MOIS. CES EXPERIENCES ACADEMIQUES PROUVENT LE BON FONCTIONNEMENT DE L'ALGORITHME DUAL POUR L'ASSIMILATION DE DONNEES ALTIMETRIQUES ET PERMETTENT D'ENVISAGER LA MISE EN PLACE D'UNE TELLE METHODE DANS UNE CONFIGURATION PLUS REALISTE. LA DERNIERE PARTIE DE CETTE THESE PROPOSE UNE MISE EN APPLICATION AVEC DES OBSERVATIONS REELLES DES SATELLITES TOPEX/POSEIDON ET ERS-1. LA REGION DES ACORES A ETE CHOISIE POUR L'IMPORTANCE DU JEU DE DONNEES COLLECTE DURANT LA CAMPAGNE DE MESURES SEMAPHORE EN 1993. DANS CETTE CONFIGURATION, LE DOMAINE DE 1000 KM DE COTE POSSEDE DES FRONTIERES LATERALES OUVERTES QUI SONT RESOLUES DANS LE MODELE PAR UN RAPPEL NEWTONIEN AMORTI SUR LES EPAISSEURS DES COUCHES. LES RESULTATS SONT COMPARES AUX MESURES DE FLOTTEURS ET VERIFIENT QUE L'ALGORITHME DUAL REPRODUIT FIDELEMENT LA CIRCULATION DU COURANT DES ACORES. LA QUALITE DES RESULTATS SERA AUSSI DEMONTREE PAR COMPARAISON AVEC L'ASSIMILATION VARIATIONNELLE PRIMALE ET L'INTERPOLATION OPTIMALE.
Author: Bruno Luong
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Category :
Languages : fr
Pages : 239
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Sur le plan théorique, sont étudiés
Author: Bruno Luong
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ISBN:
Category : Mathematical optimization
Languages : fr
Pages : 0
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Author: FRANCOIS.. VANDENBERGHE
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Languages : fr
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Book Description
NOUS NOUS INTERESSONS AUX METHODES PERMETTANT D'ASSIMILER LES DONNEES DE TELEDETECTION. IL Y A PRINCIPALEMENT DEUX TYPES DE TECHNIQUES: LES METHODES SEQUENTIELLES, ISSUES DU FILTRAGE DE KALMAN ET LES METHODES VARIATIONNELLES, BASEES SUR LES EQUATIONS ADJOINTES DU CONTROLE OPTIMAL. LES METHODES ADJOINTES SONT RECENTES ET NOUS ESSAYONS DE PRESENTER LEUR INTERET POUR LA TELEDETECTION A L'AIDE DE DEUX APPLICATIONS. UNE PREMIERE ETUDE EST MENEE SUR UN MODELE: IL EST POSSIBLE DE MINIMISER UNE FONCTION DE COUT MESURANT LA DISTANCE ENTRE LA TRAJECTOIRE DU MODELE ET DES OBSERVATIONS REPARTIES A LA FOIS DANS LE TEMPS ET L'ESPACE. LA DEUXIEME APPLICATION EST REALISEE SUR DES OBSERVATIONS EFFECTUEES PAR LE DIFFUSIOMETRE-VENT EMBARQUE A BORD DU SATELLITE SEASAT. SON OBJET EST LA CARTOGRAPHIE DES CHAMPS DE VENT A LA SURFACE DES OCEANS. SUR UNE PERIODE DE DOUZE HEURES, NOUS ASSIMILONS DES OBSERVATIONS DANS UN MODELE NUMERIQUE NON LINEAIRE, DISCRETISANT L'EQUATION DE LA VORTICITE SUR UN DOMAINE RECTANGULAIRE COUVRANT A PEU PRES TOUT L'OCEAN ATLANTIQUE NORD. UNE COMPARAISON ENTRE LES CHAMPS DE VENT, OBTENU PAR L'ASSIMILATION VARIATIONNELLE, ET CEUX PRODUITS PAR UNE ASSIMILATION SEQUENTIELLE, MET EN EVIDENCE LA PROPRIETE DE RETRO-PROPAGATION QUE POSSEDENT LES EQUATIONS ADJOINTES. IL EN RESULTE DES ANALYSES SENSIBLEMENT MEILLEURES, SURTOUT EN DEBUT DE PERIODE D'ASSIMILATION, ET UNE GRANDE COHERENCE DYNAMIQUE ENTRE LES CHAMPS ANALYSES ET LE MODELE NUMERIQUE
Author: MOHAMED.. OUBERDOUS
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Category :
Languages : fr
Pages : 147
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CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS LE CADRE DE LA RECONSTITUTION DES CHAMPS METEOROLOGIQUES, VENT ET GEOPOTENTIEL, EN UTILISANT DES TECHNIQUES DE CONTROLE OPTIMAL. TOUT D'ABORD, SONT RAPPELEES LES EQUATIONS UTILISEES EN METEOROLOGIE ET, APRES UN RAPPEL DES METHODES D'INTERPOLATION DES CHAMPS METEOROLOGIQUES, VIENT EN EXPOSE DES METHODES VARIATIONNELLES. NOUS NOUS INTERESSONS A LA RECONSTITUTION DU GEOPOTENTIEL ET DE LA FONCTION COURANT DU VENT PAR L'EQUATION DE BALANCE. NOUS DETERMINONS DES CONDITIONS D'EXISTENCE ET D'UNICITE DE LA SOLUTION. UNE METHODE DE RECONSTITUTION UTILISANT UN ALGORITHME DE POINT FIXE OU EST RESOLU A CHAQUE ETAPE UN PROBLEME DE CONTROLE OPTIMAL EST PROPOSEE, DE MEME, UNE METHODE DE CALCUL DES FONCTIONS COURANT ET POTENTIEL DES VITESSES A PARTIR DU VENT OBSERVE, POUR LAQUELLE UNE DECOMPOSITION DU VENT ET UN CONTROLE PAR LES VALEURS SUR LE BORD SONT UTILISES. NOUS FAISONS UNE ETUDE DES VARIATIONS SECONDES DE FONCTIONS COUT UTILISEES DANS LES TECHNIQUES DE CONTROLE. UNE METHODE APPROPRIEE POUR LE CALCUL DU HESSIEN ET DU CONDITIONNEMENT DANS LE CAS DISCRET EST DONNEE. LES METHODES DE RECONSTITUTION EXPOSEES SONT VERIFIEES PAR DES EXPERIENCES NUMERIQUES AVEC DES DONNEES ANALYTIQUES ET REELLES. D'AUTRES EXPERIENCES NUMERIQUES EXPOSEES PORTENT SUR DES VARIATIONS ET DES EXTENSIONS DES RESULTATS PRECEDENTES
Author: Grégoire Broquet
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Languages : fr
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Book Description
Cette thèse porte sur l'application du filtre SEEK (Singular Evolutive Extended Kalman filter), un système d'assimilation de données pour les modèles océaniques, au contrôle d'une configuration du Golfe de Gascogne. Cette configuration au 1/15°, emboîtée dans une configuration au 1/3° de l'Atlantique Nord à travers l'emploi de Conditions aux Frontières Ouvertes (en mer), est développée à l'aide du modèle HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) à coordonnée verticale hybride. L'étude porte essentiellement sur la paramétrisation de l'erreur modèle dans le filtre SEEK, et plus généralement dans les filtres de Kalman de rangs réduits, pour le contrôle des modèles régionaux. Les paramétrisations classiques de ces systèmes d'assimilation, développés jusqu'à présent pour les modèles de bassin, sont inadaptées à la complexité de la dynamique régionale. On utilise des méthodes d'ensemble pour estimer de façon réaliste l'erreur modèle liée à la mauvaise détermination des forçages aux limites, forçages atmosphériques et CFO, dont l'influence est a priori très importante sur la dynamique régionale. La caractérisation des statistiques de l'erreur modèle est réalisée à l'aide de la méthode des représenteurs qui montre l'impact de l'assimilation de divers types d'observations pour le contrôle de l'état océanique. La propagation de l'erreur générée aux frontières ouvertes est faible. Les bons résultats donnés par l'emploi de l'erreur liée aux forçages atmosphériques, pour paramétrer le filtre SEEK dans des expériences d'assimilation de température de surface, que l'on compare à ceux donnés par une paramétrisation plus classique, montrent l'apport de cette étude sur l'erreur modèle
Author: Abdou Kane
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Languages : en
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Book Description
Le phytoplancton (algues microscopiques en suspension) dans l'océan joue un rôle important dans la machine climatique puisqu'il régule les concentrations de CO2 dans l'atmosphère en utilisant le CO2 dissous dans les eaux de surface pour la photosynthèse, ce qui induit une dissolution de CO2 atmosphérique dans l'océan. Ce phénomène dit de « pompe biologique océanique » est un processus qui est représenté dans les modèles numériques de biogéochimie marine. Couplés avec un modèle de circulation de l'océan, un modèle de biogéochimie marine comme PISCES, utilisé à l'IPSL, permet de mieux comprendre et quantifier les flux air-mer de CO2 et d'étudier le rôle que jouera la biologie marine dans les changements climatiques au cours des prochaines décennies. Cependant, la diversité des espèces de phytoplancton, la complexité des processus physiologiques mis en jeu et le manque de mesures disponibles imposent l'utilisation de paramétrages grossiers et incertains dans les modèles globaux de biogéochimie marine comme PISCES, ce qui limite fortement la précision des simulations. L'assimilation de données qui consiste à combiner objectivement un modèle et des observations afin d'en tirer le meilleur compromis possible offre un cadre rigoureux pour palier à ces insuffisances.L'objectif de cette thèse est de développer une méthode d'assimilation de données biogéochimiques in situ et satellitaires pour améliorer le modèle PISCES. La méthode variationnelle qui consiste à ajuster de manière itérative les paramètres du modèle afin de minimiser une distance entre les sorties de modèle et les observations, a été adopté. Ceci a été fait en utilisant le logiciel YAO développé à LOCEAN par l'équipe MMSA pour le codage de l'adjoint.On a ainsi mis en oeuvre une assimilation simultanée de plusieurs stations de mesures océanographiques contrastées (en terme biogéochimique) pour estimer 45 paramètres physiologiques du modèle PISCES. L'utilisation de ces paramètres optimisés pour effectuer des simulations libres longues (de 50 à 500 ans) nous a permis de mettre en évidence une nette amélioration des concentrations de chlorophylle par rapport au modèle standard, aussi bien pour les profils verticaux qui se rapprochent de ceux mesurés aux stations JGOFS que pour les cartes globales de surface lorsqu'on les compare à celles fournies par le satellite SeaWiFS. Dans la dernière partie de cette thèse, on montre qu'il est possible d'assimiler les données satellitaires de surface plutôt que les observations in situ, trop rares et dispersées, mais que pour ce faire il faut compléter l'information satellitaire sur la concentration en chlorophylle par des données climatologiques sur d'autres traceurs biogéochimiques important tels que les nitrates et les silicates. La discussion sur l'apport de ces nouveaux types de données constitue la conclusion de cette thèse
