Description du sujet de thèse

L’océan Atlantique Tropical est soumis à une importante variabilité qui s’exprime à différentes échelles temporelles et spatiales avec des conséquences sur les conditions climatiques et les évènements extrêmes des pays environnants (précipitations, cyclones). Le réseau d’observation PIRATA (Prediction and Research Moored Array in the Tropical Atlantic), créé en 1997 par la France, le Brésil et les États-Unis, joue un rôle clé sur le monitoring de la variabilité climatique de la région et la compréhension des mécanismes en jeu avec 18 bouées météo-océaniques nécessitant des campagnes océanographiques annuelles. Ce projet vise à optimiser le système d'observation de l’Atlantique tropical dans un contexte de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cela inclut la formulation de recommandations en proposant différentes configurations sous divers scénarios de réduction et à différentes échéances. L’évaluation s’appuiera sur des indicateurs axés sur les processus et une méthodologie accessible aux non-spécialistes, afin de faciliter le transfert des résultats vers un système d’observation de l’Atlantique tropical intégré pérenne.

La méthodologie du projet repose sur trois axes principaux :
(1) la mise en œuvre d’un ensemble d’indicateurs climatiques pertinents couramment utilisés pour la validation des modèles climatiques, incluant les principaux modes climatiques (comme l’AMM et l’Atlantique Niño), la langue froide saisonnière, la dynamique des ondes de Kelvin et de Rossby, ainsi que les variations de la profondeur de la thermocline;
(2) le développement d’un produit régional mensuel grillé basé sur des méthodes avancées, telles que l’apprentissage automatique, en utilisant l’ensemble des données in situ disponibles (PIRATA, ARGO) sur la période 2000-2024. Des stratégies allant de l’interpolation optimale à des réseaux de neurones avancés fondés sur les Représentations Neuronales Implicites seront explorées pour produire ce jeu de données grillé ainsi qu’une quantification de ses incertitudes ;
(3) la réalisation d’expériences de simulation du système d’observation (OSSE) à partir des sorties de simulations régionales NEMO, en testant différents scénarios (nombre et type d’observations, réduction et/ou relocalisation des mouillages PIRATA), avec pour objectif principal d’évaluer le niveau d’échantillonnage nécessaire et les complémentarités entre les différents jeux de données d’observation.

Deux principaux résultats sont attendus :
- Une meilleure compréhension des principales caractéristiques des modes climatiques de l’Atlantique, de leur signature sur les variables clés, et de leur évolution dans le contexte du changement climatique.
- Une évaluation du système d'observation de l'Atlantique tropical, avec un accent particulier sur le dispositif central PIRATA. Cela inclut la formulation de recommandations pour la conception du système, en proposant notamment des architectures de réseau selon différents scénarios de réduction et à diverses échéances temporelles, typiquement en 2029, 2034 et 2039.

Contexte de travail

Cette thèse est financée par la MITI (Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires) du CNRS et a donc une forte dimension transdisciplinaire autour de l'Océanographie Physique et des Méthodes Numériques. Le doctorant sera encouragé à s’intégrer à la communauté scientifique océanographique PIRATA au sein du LEGOS ainsi qu’aux travaux en méthodes numériques développés à l’IRIT, afin de faire le lien entre ces deux disciplines et de favoriser une collaboration fructueuse. Une répartition du temps au LEGOS et à l'IRIT sera discutée dès le début pour que l'étudiant puisse bénéficier des deux cadres de travail complémentaires. Des ateliers réunissant d’autres équipes telles que l’INRIA à Grenoble seront organisé durant le projet.

Contraintes et risques

Nous recherchons un(e) candidat(e) très motivé(e), ayant un excellent parcours académique, titulaire d’un diplôme de Master (ou équivalent) en océanographie physique ou en sciences numériques, et manifestant un fort intérêt pour l’interdisciplinarité entre ces deux domaines. De bonnes compétences en rédaction et en communication en anglais sont requises.