Variabilités des hauteurs significatives des vagues et propriétés des courants de méso- et sousmésoéchelle

In this thesis, we show the effects of the surface current on the wave field with a particular interest in the significant wave height (Hs) variability and how Hs spatial gradients are related to the underlying current gradients. With a theoretical and idealized framework, we show that the current-induced refraction leads to a spatial redistribution of the wave action resulting in an inhomogeneity in the Hs field. Then, this inhomogeneity is described in an idealized numerical framework in an isolated mesoscale eddy. The nonlocal effects of the current in the Hs field have been highlighted in this study. Also, the variability of the Hs field is much more important in an eddy field dynamical at the meso- and the submesoscale range than in an eddy with a Gaussian shape. As eddies are not isolated in the ocean, we studied Hs gradients in a realistic framework in the Agulhas current. The sharp Hs gradients monitored by the new filtered altimeter data, are, on average, reproduced by the numerical wave models if forcing currents are sufficiently resolved. It proved the importance of small scale currents in the wave action spatial redistribution. The proportionality between the spatial gradients of the surface Kinetic Energy and Hs has been verified both by the numerical outputs and altimeter data at the mesoscale range. The directional data from SWIM sensors have shown first results motivating for future studies of current effects on the waves.
Dans cette thèse, nous présentons les effets des courants sur les vagues avec un intérêt particulier pour la variabilité de leurs hauteurs significatives (Hs) et comment leurs gradients spatiaux sont liés aux gradients spatiaux des courants sous-jacents. Dans un premier temps, nous montrons, dans un cadre théorique et simplifié que la réfraction des vagues induite par les gradients de courants se traduit par une redistribution spatiale de l’action des vagues, conduisant à une inhomogenéité dans le champ des Hs. Ensuite, cette inhomogéneité est étudiée dans un cadre numérique idéalisé dans un tourbillon océanique isolé de mésoéchelle. Cette étude permet de souligner l’effet non local des courants sur les Hs. Aussi, dans un tourbillon dynamique à la fois à la méso- et à la sousmésoechelle, la variabilité du champ des Hs est bien plus importante que pour un tourbillon gaussien.Comme les tourbillons ne sont pas isolés en réalité, nous étudions les gradients spatiaux des Hs dans un cadre réaliste dans le courant des Aiguilles. Les forts gradients observés par les nouvelles données altimétriques filtrées sont, en moyenne, reproductibles par les modèles de vagues si les courants de forçages sont suffisamment résolus démontrant l’importance des petites échelles dans la redistribution de l’action des vagues par les courants. La proportionnalité entre les gradients d’énergie cinétique de surface et les gradients de Hs est vérifiée à la fois par les données altimétriques et le modèle sur toute la gamme de la mésoéchelle. Les mesures directionnelles du capteur SWIM ont montré de premiers résultats motivant quant à l’observation des effets des courants sur le champ de vagues et de ses paramètres.