Equipe Océanographie Physique, Littorale et Côtière (OPLC)
Responsable : Charles-Antoire Guérin
Nos thèmes de recherche
Les échanges d’énergie dans l’océan se déclinent à travers un grand nombre de processus physiques associés à des échelles spatio-temporelles et des dimensions différentes. Nos sujets d’étude englobent l’échelle climatique, la méso- à (sous)-mésoéchelle et jusqu’à la turbulence à microstructure. Ces structures dynamiques se retrouvent aussi bien à la surface qu’en profondeur et aux interfaces (air/mer, côte/large) et sont couplées entre elles par des cascades d’énergie.
Les objectifs de l’équipe physique du laboratoire visent ainsi l’étude de processus multi-échelles et de leurs interactions dans la dynamique de l’océan et avec l’atmosphère.
Notre équipe dispose d’une palette très étoffée d’instruments et de modèles, qui chacun donne une vision parcellaire de cet océan d’énergie : mesures in situ, mesures de télédétection radar, réseaux côtiers de capteurs, modèles numériques de circulation. Elle s’approprie également depuis peu des outils nouveaux que sont l’analyse de données spatiales et les méthodes d’intelligence artificielle, ces dernières fournissant de nouveaux paradigmes pour l’analyse de données.
Notre objectif principal est de fusionner ces données pour permettre de combler les échelles manquantes, de les lier entre elles, et ainsi accéder à une vision en quatre dimensions plus complète des processus en jeu. Cette approche plus globale nous permettra d’appréhender des questions importantes à la fois d’un point de vue scientifique et de par leur implication sur les enjeux sociétaux et climatiques actuels (dynamique du transport de chaleur et de matière, risques naturels, événements extrêmes, ..).
Ces objectifs de recherche se déclinent dans plusieurs cadres d’étude :
- Océanographie côtière
- Vagues, courants et processus côtiers
- Flux à l’interface air/mer
- Couplage bio-geo-physique
L’équipe OPLC se répartit principalement entre les campus de Marseille-Luminy et Toulon-La Garde. Elle dispose de moyens d’essais et d’instrumentation sur les deux sites ainsi que des réseaux de capteurs dans la région :
- La grande soufflerie vent-vagues de l’OSU Pytheas (Marseille-Luminy),
- Les bassins hydrodynamiques partagés avec l’école d’ingénieur SEATECH (Toulon-La Garde),
- Réseau de capteurs HTMNET,
- Réseau de radars HF dans la région de Toulon
- Instrumentation pour les campagnes en mer : mouillages instrumentés (ADCP, ex JULIO à côté du Parc National des Calanques au large de Marseille).
Thèses récentes ou en cours
- 2019-2022 : Dylan Dumas (CA Guérin) Nouvelles techniques de traitement du signal en radio-océanographie.
- 2020 – 2023 : Caroline Comby (S. Barrillon, A. Petrenko) Vitesses verticales et dynamique à fine échelle.
- 2021 – 2024 : Alix Limoges (J. Piazzola) Modélisation haute résolution de la dynamique des aérosols en zone littorale méditerranéenne.
- 2021-2024 : Alexandra Cuevas (V. Rey, F. Ardhuin) Estimation des propriétés d’un courant cisaillé sur la verticale à partir de la dispersion des ondes de gravités de surface.
- 2021 – 2024 : Natacha Bourg (A. Molcard & A. Schaeffer): Interactions entre courants de bord, fronts et tourbillons dans le courant Nord et le courant Est Australien. Dynamiques de transport et application à la dérive de Physalia spp.
- 2022-2025 : Elisabeth Chevillon (B. Zakardjian, A. Bosse, P. Lherminier) Caractérisation de la variabilité méso-échelle de la circulation dans la zone mesopélagique en Atlantique Nord et ses connexions avec la dynamique en surface.
- 2023 – 2026 : Maxime Arnaud (A. Petrenko, S. Barrillon) Vitesses verticales et fines échelles en Méditerranée Nord Occidentale.
- 2024 – 2027 : Lucie Chauché (A. Molcard & A. Caceres): Impact du changement climatique sur la dynamique du transport en Mer des Caraïbes.
- 2024 – 2027 : Charlotte Cunci (Y. Ourmières & A. Molcard): Suivi de la dispersion et de l’échouage du plastique et des biomédias en mer Méditerranée.
- 2024 – 2027 : Ambroise Delisée (S. Bonnet et A. Petrenko) DIAZO-PUMP – Rôle des diazotrophes dans la pompe biologique à carbone : déchiffrage des voies d’export biologiques (pompe gravitationnelle) et physiques (vitesses verticales) grâce à un couplage de méthodes/capteurs innovants opérant à haute fréquence (thèse PPR).
Projets en cours
Thème 1 (Océanographie côtière)
Marittimo Seastemar : projet Interreg France-Italie, 2024-2026, 400kE (Anne Molcard, Yann Ourmières, Alejandro Caceres). Le projet aborde les risques pour la navigation liés à la présence de grands cétacés et des espèces sensibles, ainsi qu’aux phénomènes météorologiques et maritimes peu prévisibles, y compris en ce qui concerne la variabilité liée au au changement climatique. La tâche principale de l’équipe consiste à analyser les données acquises au cours du programme précédent, d’un point de vue hydrologique et dynamique de l’océan, afin de les relier aux observations sur les mammifères marins. La fusion des données (modèles numériques, observations satellitaires et in situ) permettra de fournir une classification de la distribution des espèces en fonction de scénarios météorologiques et marins.
CNES-SFUSVEL : 2023-2025 100kE (Alejandro Caceres, Anne Molcard) L’objectif du projet est de reconstruire/identifier/valider les données satellites du courant de surface (altimétrie et SAR Sentinel) , à l’aide d’observation par HFRADAR, de simulations numériques et de méthodes d’apprentissage.
Marittimo VAGUE : projet Interreg France-Italie, 2025-2027 (Alejandro Caceres, Anne Molcard, Vincent Rey), 286 ke. L’objectif du projet est le développement d’un système innovant pour la conversion de l’énergie des vagues dans la mer Méditerranée, en utilisant des échelles réduites à l’échelle du laboratoire ainsi que des simulations numériques.
ANR OMTeDNA : 2023-2027 , (Yann Ourmières, Anne Molcard), 98 ke. L’objectif du projet est de développer des capteurs d’ADN environnemental passif pour le suivi de méga-faune autours de zones anthropisées telles que les parcs éoliens. La modélisation numérique océanique et le modélisation lagrangienne sont utilisées pour identifier les origines et trajectoires des signaux d’ADN récoltées par les capteurs déployés dans différentes conditions environnementales.
Projet TPM ENTEM : 15 kE (Yann Ourmieres). Le but du projet est d’améliorer la compréhension du transport et de l’échouage des méduses pelagia noctulica en mer méditerranée. L’approche numérique lagrangienne ainsi qu’in-situ via des trajectoires de flotteurs dérivants est utilisée , ainsi qu’une base de données citoyennes pluri-annuelle de présence de méduses dur le littoral. Les conditions hydrodynamiques et météorologiques sont associées pour mieux comprendre les processus d’échouage massifs.
Groupe SIMED (Simulations de la MEDiterranée)
Thème 2 : Vagues, courants et processus côtiers
ANR ROSMED « Radars à Ondes de Surface en Mediterranée » : 2023-2025 (CA Guérin, D. Dumas, A. Molcard, A. Caceres), PI MIO/ONERA, 162 ke MIO. Il s’agit d’exploiter pour l’océanographie les capacités exceptionnelles du Radar à Ondes de Surface installé par l’ONERA aux Salins du Midi. Ce radar, conçu pour la détection de navires à longue portée, peut être utilisé pour la cartographie des courants avec une excellente résolution azimutale et permettra de couvrir une grande partie du Golfe du Lion jusqu’à 300 km des côtes.
Thème 3 : Flux à l’interface air/mer
ANR ASTRID PRAMAG : (PI : Boris Conan LEHAA), 99k€ MIO. Étude du profil de vent dans la couche limite marine océanique de surface et analyse des écarts entre des profils mesurés par LIDAR et ceux issus de la théorie de Monin-Obulhov, en fonction des caractéristiques des vagues et de la stratification thermique de l’atmosphère.
Thème 4 : Couplage bio-geo-physique
HOPE-VV HOw Physical processes affect ocean CO2 capturE : focus on Vertical Velocities – PI A. Petrenko, projet AMIDEXEtude de l’intensité des VV et leur variabilité temporelle à haute fréquence (heure) grâce au déploiement d’un ensemble de 5 mouillages physiques (dont un Acoustic Doppler Current Profiler -ADCP- à 5 faisceaux) ;de la variabilité spatiale des VV à travers des structures physiques (par exemple, le noyau de tourbillons, des fronts, filaments…) en effectuant des profils d’ADCP 5 faisceaux en chûte libre (pour avoir la meilleur mesure possible de VV) et en déployant le nouveau VVProfiler mis à niveau avec une programmation pouvant cibler certaines couches choisies (limite de couche de mélange, DCM…) pendant des expéditions océaniques saisonnières réalisées autour des environnements contrastés choisis (au large de la Nouvelle Calédonie).
Projet CNES TOSCA 2023-2026, GLISS : Using gliders to expand SWOT satellite currents measurements, 22k€ (A. Bosse, A. Petrenko). Le projet propose d’aider à la collecte de mesures par planeurs sous-marins durant la phase de Calibration/Validation du satellite SWOT afin d’étudier le signal de courants géostrophiques sous la fauchée du satellite répétée quotidiennement d’avril 2023 à juillet 2023. Le projet possède deux régions d’études: la Méditerranée Nord-occidentale et les Mers Nordiques où deux systèmes d’observations à long-terme déploient régulièrement des gliders (respectivement MOOSE et NorEMSO).
Projet CNRS LEFE-IMAGO 2023-2025, DISTURB-SWOT : DISentangling TURBulence and fine-scale processes : a combined in situ/satellite approach during SWOT CalVal period, 36.5k€ (A. Bosse, A. Petrenko, S. Barrillon). Ce projet vise à effectuer des mesures de turbulence de microstructure par planeur sous-marin lors de la campagne BioSWOT-Med en avril 2023 afin d’étudier la cascade d’échelle des grandes échelles vers la dissipation d’énergie cinétique turbulente dans le contexte des nouvelles mesures du satellite SWOT et lors d’une campagne axé sur le couplage entre la physique et la biogéochimie et la biologie.
MOOSE : Service National d’Observation labellisé par le CNRS-INSU depuis 2010, budget MIO 60k€/an (A. Bosse, A. Petrenko, C.A. Guerin, B. Zakardjian). Ce système d’observaion effectue un suivi à long-terme du système physique, biogéochimique et biologique de la Méditerranée Nord-Occidentale. Le MIO et l’OSU Pytheas prennent en charge plusieurs sites du SNO MOOSE: radiale glider répétée T02 (Marseille-Minorque), campagne annuelle grande échelle MOOSE-GE et station CTD mensuelle sur le site ANTARES, collecte de dépôts atmosphériques au Frioul, radars HF à Toulon et Nice, mouillage JULIO à l’entrée de la baie de Marseille).