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Forests mitigate climate change by storing carbon and reducing emissions via substitution effects of wood products. Additionally, they provide many other important ecosystem services (ESs), but are vulnerable to climate change; therefore, adaptation is necessary. Climate‐smart forestry combines mitigation with adaptation, whilst facilitating the provision of many ESs. This is particularly challenging due to large uncertainties about future climate. Here, we combined ecosystem modeling with robust multi‐criteria optimization to assess how the provision of various ESs (climate change mitigation, timber provision, local cooling, water availability, and biodiversity habitat) can be guaranteed under a broad range of climate futures across Europe. Our optimized portfolios contain 29% unmanaged forests, and implicate a successive conversion of 34% of coniferous to broad‐leaved forests (11% vice versa). Coppices practically vanish from Southern Europe, mainly due to their high water requirement. We find the high shares of unmanaged forests necessary to keep European forests a carbon sink while broad‐leaved and unmanaged forests contribute to local cooling through biogeophysical effects. Unmanaged forests also pose the largest benefit for biodiversity habitat. However, the increased shares of unmanaged and broad‐leaved forests lead to reductions in harvests. This raises the question of how to meet increasing wood demands without transferring ecological impacts elsewhere or enhancing the dependence on more carbon‐intensive industries. Furthermore, the mitigation potential of forests depends on assumptions about the decarbonization of other industries and is consequently crucially dependent on the emission scenario. Our findings highlight that trade‐offs must be assessed when developing concrete strategies for climate‐smart forestry., Plain Language Summary: Forests help mitigate climate change by storing carbon and via avoided emissions when wood products replace more carbon‐intensive materials. At the same time, forests provide many other “ecosystem services (ESs)” to society. For example, they provide timber, habitat for various species, and they cool their surrounding regions. They are, however, also vulnerable to ongoing climate change. Forest management must consider all these aspects, which is particularly challenging considering the uncertainty about future climate. Here, we propose how this may be tackled by computing optimized forest management portfolios for Europe for a broad range of future climate pathways. Our results show that changes to forest composition are necessary. In particular, increased shares of unmanaged and broad‐leaved forests are beneficial for numerous ESs. However, these increased shares also lead to decreases in harvest rates, posing a conflict between wood supply and demand. We further show that the mitigation potential of forests strongly depends on how carbon‐intensive the replaced materials are. Consequently, should these materials become “greener” due to new technologies, the importance of wood products in terms of climate change mitigation decreases. Our study highlights that we cannot optimize every aspect, but that trade‐offs between ESs need to be made., Key Points: Strategies for climate‐smart forestry under a range of climate scenarios always lead to trade‐offs between different ecosystem services (ESs). Higher shares of unmanaged and broad‐leaved forests are beneficial for numerous ESs, but lead to decreased timber provision. The mitigation potential of forests strongly relies on substitution effects which depend on the carbon‐intensity of the alternative products., European Forest Institute (EFI) Networking Fund http://dx.doi.org/10.13039/501100013942, Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst, Bayerisches Netzwerk für Klimaforschung (BayKliF) http://dx.doi.org/10.13039/501100004563, Swedish Research Council Formas, German Federal Office for Agriculture and Food (BLE), https://doi.org/10.5281/zenodo.6667489, https://doi.org/10.5281/zenodo.6612953

International audience; Over the last three decades, extreme floods have become increasingly frequent in the Amazon basin, affecting strongly the population and ecosystems of the area. However, the impact of these extreme events on the tropical Atlantic Ocean is still poorly known. In this study, we use a 1/4° coupled ocean-atmosphere model to assess the impact of the runoff interannual variability on the sea surface salinity and sea surface temperature of the area. Twin sensitivity experiments are performed, forced alternatively with interannually-varying and climatological river runoff. Composite fields for the highest floods and lowest floods are also compared. This combination of sensitivity tests and composite extremes allows to separate the effect of runoff interannual variability from the rest of the variability (typically driven by mixing, advection and precipitation). We show that the runoff interannual variability modulates the sea surface salinity of the Amazon plume with the same order of magnitude as the salinity variability driven by ocean dynamics and atmospheric forcing. However, due to vertical mixing, this oceanic imprint of the extreme floods is limited to a few months and a few hundred kilometers from the mouth. Years of extreme floods generally coincide with anomalous phases of the Atlantic Meridional Mode, which are associated with large-scale sea surface temperature anomalies over the tropical Atlantic Ocean. Our results did not reveal any significant modulation of these temperature anomalies by the runoff interannual variability, at any time of the year, questioning the relevance of a hydrological feedback on the tropical Atlantic sea surface temperature.

The Tien Shan and Pamir mountains host over 28,000 glaciers providing essential water resources for increasing water demand in Central Asia. A disequilibrium between glaciers and climate affects meltwater release to Central Asian rivers, challenging the region's water availability. Previous research has neglected temporal variability. We present glacier mass balance estimates based on transient snowline and geodetic surveys with unprecedented spatiotemporal resolution from 1999/00 to 2017/18. Our results reveal spatiotemporal heterogeneity characterized by two mass balance clusters: (a) positive, low variability, and (b) negative, high variability. This translates into variable glacial meltwater release (≈1–16%) of annual river runoff for two watersheds. Our study reveals more complex climate forcing‐runoff responses and importance of glacial meltwater variability for the region than suggested previously., Key Points Annual glacier mass balance for Central Asia (1999/00–2017/18) is derived by combining transient snowlines, geodetic surveys, and modelingStrong spatiotemporal heterogeneity with contrasting patterns of mass gain and loss are foundHot spots of heterogeneous mass balance variability are associated with highly variable glacier melt water runoff

Improved understanding of how our coasts will evolve over a range of time scales (years‐decades) is critical for effective and sustainable management of coastal infrastructure. A robust knowledge of the spatial, directional and temporal variability of the inshore wave climate is required to predict future coastal evolution and hence vulnerability. However, the variability of the inshore directional wave climate has received little attention, and an improved understanding could drive development of skillful seasonal or decadal forecasts of coastal response. We examine inshore wave climate at 63 locations throughout the United Kingdom and Ireland (1980–2017) and show that 73% are directionally bimodal. We find that winter‐averaged expressions of six leading atmospheric indices are strongly correlated (r = 0.60–0.87) with both total and directional winter wave power (peak spectral wave direction) at all studied sites. Regional inshore wave climate classification through hierarchical cluster analysis and stepwise multi‐linear regression of directional wave correlations with atmospheric indices defined four spatially coherent regions. We show that combinations of indices have significant skill in predicting directional wave climates (R 2 = 0.45–0.8; p, Key Points Over 70% of inshore wave climates analyzed throughout the United Kingdom and Ireland were directionally bimodalCombinations of winter atmospheric indices NAO, WEPA, SCAND, and EA are significantly correlated with directional wave climate in all regionsRegression models using multiple winter atmospheric indices enable skillful reconstructions of directional wave climate in all regions

Sea surface temperature (SST) is an essential climate variable, that is directly used in climate monitoring. Although satellite measurements can offer continuous global coverage, obtaining a long‐term homogeneous satellite‐derived SST data set suitable for climate studies based on a single instrument is still a challenge. In this work, we assess a homogeneous SST data set derived from reprocessed Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) level‐1 (L1C) radiance data. The SST is computed using Planck's Law and simple atmospheric corrections. We assess the data set using the ERA5 reanalysis and the EUMETSAT‐released IASI level‐2 SST product. Over the entire period, the reprocessed IASI SST shows a mean global difference with ERA5 close to zero, a mean absolute bias under 0.5°C, with a SD of difference around 0.3°C and a correlation coefficient over 0.99. In addition, the reprocessed data set shows a stable bias and SD, which is an advantage for climate studies. The interannual variability and trends were compared with other SST data sets: ERA5, Hadley Centre's SST (HadISST), and NOAA's Optimal Interpolation SST Analysis (OISSTv2). We found that the reprocessed SST data set is able to capture the patterns of interannual variability well, showing the same areas of high interannual variability (>1.5°C), including over the tropical Pacific in January corresponding to the El Niño Southern Oscillation. Although the period studied is relatively short, we demonstrate that the IASI data set reproduces the same trend patterns found in the other data sets (i.e., cooling trend in the North Atlantic, warming trend over the Mediterranean)., Key Points First IASI algorithm focused on sea surface temperature (SST) suitable for climate studiesThe IASI‐derived SST data set is compared with other available data setsClimate variability and trends are shown and compared to other data sets

The Atlantic Marine ITCZ (AMI) is a regional manifestation of the ITCZ over the warm water of the tropical Atlantic oceans. Few studies have been devoted to document the processes driving the evolution of the SST and precipitation, most of which were centered on the eastern side of the basin. The present study provides an analysis of the evolution of the ocean and the atmosphere over the Western part of the Atlantic for two contrasted years in Sea Surface Temperature (SST), 2010 and 2012, that were respectively the warmest and coldest years observed during the 1982-2015 period. The causes of interannual and seasonal anomalies of SST are first explored via an oceanic mixed-layer (ML) heat budget performed from Argo floats, satellite-based data and ERAI-Interim atmospheric reanalysis for the period 2007-2012. The surface latent heat flux was found to be under-estimated by 20 W/m2 and conducted to erroneous vertical mixing in the whole domain. Correction of these surface fluxes yielded to residuals which were assimilated to vertical turbulent mixing at the mixed-layer base, which fell into realistic range. Once corrected, the ML budget shows that the observed SST anomalies in 2010 and 2012 were generated by anomalous wind stress and, consequently, anomalous latent heat flux in the north Atlantic during winter. The wind-induced horizontal advection plays a fundamental role in balancing the surface flux in the south Atlantic in 2012. The north tropical Atlantic appears as a key region for the generation of the SSTs pattern observed in 2010 and 2012. The second part of the study analyses the building of the 2010 and 2012 rainfall anomalies and the underlying mechanisms. On seasonal average, 2010 shows a more intense rainfall over the basin while 2012 exhibits a meridional dipole of precipitation with a rainfall maximum shifted 5 degrees north of its climatological location. An analysis of the water budget integrated vertically indicates that the anomalous vertical advection of moisture is the leading term that contributed to the precipitation anomalies for both years and that anomalous horizontal wind has the greatest contribution to this term. At the intraseasonal scale, an analysis of the precipitation regimes reveal that 2010 favoured more frequent heavy rainfall than 2012 while 2012 was characterised by more frequent lighter rain. The relationships between the precipitation and some key factors such as SST and precipitable water (PW) are analysed within the AMI to understand how deep convection was altered under different SST conditions. The main results is that the 2010 shows a higher SST threshold than 2012 for strong rainfall to occur. The precipitation - PW relationships shows the existence of a threshold of precipitable water too, which depends on the years and the tropospheric temperature. It is underlined that the atmospheric warmer conditions in 2010 vs 2012 acted to "damp" the SST anomaly via Clausius-Clapeyron mechanism, i.e. by increasing the water vapour saturation threshold of the atmosphere. A spectral analysis of precipitation revealed that African Easterly Waves at periods of 2-10 days explain most of the difference in the variability of precipitation between both years. Finally a set of simulation realised with the limited-area atmospheric model Meso-Nh was used to understand the contribution of the ocean and the atmosphere to the anomalous precipitation for 2010. Sensitivity experiments to the SST and initial/lateral boundary conditions were performed. The rainfall simulated by Meso-NH when forcing the model with the SST from 2012 and keeping the lateral boundary conditions to those of 2010 are very close to the rainfall obtained for 2010. It shows that the key factor to determine the 2010 rainfall anomaly is not the SST but the atmospheric properties provided by the lateral boundary conditions i.e. the anomalous horizontal wind and the tropospheric temperature.; Peu d'études ont été consacrées à la documentation des processus pilotant l'évolution de l'ITCZ maritime sur l'Atlantique (AMI). La présente étude fournit une analyse de l'évolution de l'océan et de l'atmosphère de l'Atlantique tropicale pour deux années contrastées en Température de Surface de la Mer (TSM), 2010 et 2012, qui ont été respectivement les années les plus chaudes et les plus froides observées au cours de la période 1982-2015. Les mécanismes à l'origine des anomalies interannuelles et saisonnières de la TSM sont d'abord explorés via un bilan thermique dans la couche de mélange océanique (CMO) effectué à partir de flotteurs Argo, de données satellitaires et des réanalyses atmosphériques ERA-Interim pour la période 2007-2012. Le flux de chaleur latente en surface s'est avéré être sous-estimé de 20 W.m-2 conduisant à un mélange vertical erroné dans l'ensemble du domaine. La correction de ce flux de surface a permis d'assimiler le résidu à un mélange vertical turbulent à la base de la couche de mélange d'intensité réaliste. Une fois corrigé, le bilan de la CMO montre que les anomalies de TSM observées en 2010 et 2012 ont été générées par une anomalie de vent liée à une anomalie de flux de chaleur latente sur l'Atlantique nord en hiver. L'advection horizontale induite par le vent joue cependant un rôle fondamental pour équilibrer les flux de surface dans l'Atlantique Sud en 2012. Ces résultats montrent que l'Atlantique tropical nord est une région clé pour la génération des anomalies de TSM observées en 2010 et 2012. La deuxième partie de l'étude étudie la mise en place des anomalies pluviométriques de 2010 et 2012 et les mécanismes associés. En moyenne saisonnière, les précipitations de 2010 ont été plus intenses sur une grande partie du bassin tandis que celles de 2012 présentaient un dipôle méridien avec un maximum de précipitations décalé de 5° au nord par rapport à la climatologie. Un bilan d'eau intégré verticalement a montré que l'advection d'humidité est la principale contribution à l'anomalie de précipitation pour les deux années, notamment via l'anomalie de vent horizontal. À l'échelle intrasaisonnière, une analyse des régimes de pluie révèle que les pluies fortes étaient plus fréquentes en 2010 alors que en 2012 les pluies faibles étaient plus fréquentes. La relation entre les précipitations et certains facteurs clés tels que la TSM et l'eau précipitable dans la zone de l'AMI montrent qu'en 2010, le seuil de TSM pour le déclenchement des pluies est supérieur à celui de 2012. La relation eau précipitable - pluie montre également l'existence d'un seuil d'eau précipitable pour le déclenchement des pluies différent selon les années et selon la température de la troposphère. On montre ainsi que les conditions atmosphériques plus chaudes de 2010 ont contribué à "atténuer" l'effet de l'anomalie de TSM via le mécanisme de Clausius-Clapeyron. La pluie est également modulée par le tourbillon vertical qui est plus faible en 2010 qu'en 2012 à régimes de pluie équivalents, ce que souligne le rôle des perturbations atmosphériques. Une analyse spectrale des précipitations montre que les ondes d'Est Africaines, dans la gamme 2 - 10 jours, expliquent l'essentiel des différences observées dans la variabilité des pluies entre 2010 et 2012. Enfin, un ensemble de simulations réalisées avec le modèle atmosphérique à aire limitée Méso-NH a été utilisé pour comprendre les contributions de l'océan et de l'atmosphère aux anomalies de pluies de 2010 et 2012. Les pluies simulées en changeant la TSM de 2010 par celle de 2012 et en gardant les conditions latérales de 2010 sont très proches de celles de 2010. Ce comportement confirme que le facteur clé pour déterminer l'anomalie de pluie de 2010 n'est pas l'anomalie de TSM mais l'anomalie de vent horizontal et de température de la troposphère.

The Atlantic Marine ITCZ (AMI) is a regional manifestation of the ITCZ over the warm water of the tropical Atlantic oceans. Few studies have been devoted to document the processes driving the evolution of the SST and precipitation, most of which were centered on the eastern side of the basin. The present study provides an analysis of the evolution of the ocean and the atmosphere over the Western part of the Atlantic for two contrasted years in Sea Surface Temperature (SST), 2010 and 2012, that were respectively the warmest and coldest years observed during the 1982-2015 period. The causes of interannual and seasonal anomalies of SST are first explored via an oceanic mixed-layer (ML) heat budget performed from Argo floats, satellite-based data and ERAI-Interim atmospheric reanalysis for the period 2007-2012. The surface latent heat flux was found to be under-estimated by 20 W/m2 and conducted to erroneous vertical mixing in the whole domain. Correction of these surface fluxes yielded to residuals which were assimilated to vertical turbulent mixing at the mixed-layer base, which fell into realistic range. Once corrected, the ML budget shows that the observed SST anomalies in 2010 and 2012 were generated by anomalous wind stress and, consequently, anomalous latent heat flux in the north Atlantic during winter. The wind-induced horizontal advection plays a fundamental role in balancing the surface flux in the south Atlantic in 2012. The north tropical Atlantic appears as a key region for the generation of the SSTs pattern observed in 2010 and 2012. The second part of the study analyses the building of the 2010 and 2012 rainfall anomalies and the underlying mechanisms. On seasonal average, 2010 shows a more intense rainfall over the basin while 2012 exhibits a meridional dipole of precipitation with a rainfall maximum shifted 5 degrees north of its climatological location. An analysis of the water budget integrated vertically indicates that the anomalous vertical advection of moisture is the leading term that contributed to the precipitation anomalies for both years and that anomalous horizontal wind has the greatest contribution to this term. At the intraseasonal scale, an analysis of the precipitation regimes reveal that 2010 favoured more frequent heavy rainfall than 2012 while 2012 was characterised by more frequent lighter rain. The relationships between the precipitation and some key factors such as SST and precipitable water (PW) are analysed within the AMI to understand how deep convection was altered under different SST conditions. The main results is that the 2010 shows a higher SST threshold than 2012 for strong rainfall to occur. The precipitation - PW relationships shows the existence of a threshold of precipitable water too, which depends on the years and the tropospheric temperature. It is underlined that the atmospheric warmer conditions in 2010 vs 2012 acted to "damp" the SST anomaly via Clausius-Clapeyron mechanism, i.e. by increasing the water vapour saturation threshold of the atmosphere. A spectral analysis of precipitation revealed that African Easterly Waves at periods of 2-10 days explain most of the difference in the variability of precipitation between both years. Finally a set of simulation realised with the limited-area atmospheric model Meso-Nh was used to understand the contribution of the ocean and the atmosphere to the anomalous precipitation for 2010. Sensitivity experiments to the SST and initial/lateral boundary conditions were performed. The rainfall simulated by Meso-NH when forcing the model with the SST from 2012 and keeping the lateral boundary conditions to those of 2010 are very close to the rainfall obtained for 2010. It shows that the key factor to determine the 2010 rainfall anomaly is not the SST but the atmospheric properties provided by the lateral boundary conditions i.e. the anomalous horizontal wind and the tropospheric temperature.; Peu d'études ont été consacrées à la documentation des processus pilotant l'évolution de l'ITCZ maritime sur l'Atlantique (AMI). La présente étude fournit une analyse de l'évolution de l'océan et de l'atmosphère de l'Atlantique tropicale pour deux années contrastées en Température de Surface de la Mer (TSM), 2010 et 2012, qui ont été respectivement les années les plus chaudes et les plus froides observées au cours de la période 1982-2015. Les mécanismes à l'origine des anomalies interannuelles et saisonnières de la TSM sont d'abord explorés via un bilan thermique dans la couche de mélange océanique (CMO) effectué à partir de flotteurs Argo, de données satellitaires et des réanalyses atmosphériques ERA-Interim pour la période 2007-2012. Le flux de chaleur latente en surface s'est avéré être sous-estimé de 20 W.m-2 conduisant à un mélange vertical erroné dans l'ensemble du domaine. La correction de ce flux de surface a permis d'assimiler le résidu à un mélange vertical turbulent à la base de la couche de mélange d'intensité réaliste. Une fois corrigé, le bilan de la CMO montre que les anomalies de TSM observées en 2010 et 2012 ont été générées par une anomalie de vent liée à une anomalie de flux de chaleur latente sur l'Atlantique nord en hiver. L'advection horizontale induite par le vent joue cependant un rôle fondamental pour équilibrer les flux de surface dans l'Atlantique Sud en 2012. Ces résultats montrent que l'Atlantique tropical nord est une région clé pour la génération des anomalies de TSM observées en 2010 et 2012. La deuxième partie de l'étude étudie la mise en place des anomalies pluviométriques de 2010 et 2012 et les mécanismes associés. En moyenne saisonnière, les précipitations de 2010 ont été plus intenses sur une grande partie du bassin tandis que celles de 2012 présentaient un dipôle méridien avec un maximum de précipitations décalé de 5° au nord par rapport à la climatologie. Un bilan d'eau intégré verticalement a montré que l'advection d'humidité est la principale contribution à l'anomalie de précipitation pour les deux années, notamment via l'anomalie de vent horizontal. À l'échelle intrasaisonnière, une analyse des régimes de pluie révèle que les pluies fortes étaient plus fréquentes en 2010 alors que en 2012 les pluies faibles étaient plus fréquentes. La relation entre les précipitations et certains facteurs clés tels que la TSM et l'eau précipitable dans la zone de l'AMI montrent qu'en 2010, le seuil de TSM pour le déclenchement des pluies est supérieur à celui de 2012. La relation eau précipitable - pluie montre également l'existence d'un seuil d'eau précipitable pour le déclenchement des pluies différent selon les années et selon la température de la troposphère. On montre ainsi que les conditions atmosphériques plus chaudes de 2010 ont contribué à "atténuer" l'effet de l'anomalie de TSM via le mécanisme de Clausius-Clapeyron. La pluie est également modulée par le tourbillon vertical qui est plus faible en 2010 qu'en 2012 à régimes de pluie équivalents, ce que souligne le rôle des perturbations atmosphériques. Une analyse spectrale des précipitations montre que les ondes d'Est Africaines, dans la gamme 2 - 10 jours, expliquent l'essentiel des différences observées dans la variabilité des pluies entre 2010 et 2012. Enfin, un ensemble de simulations réalisées avec le modèle atmosphérique à aire limitée Méso-NH a été utilisé pour comprendre les contributions de l'océan et de l'atmosphère aux anomalies de pluies de 2010 et 2012. Les pluies simulées en changeant la TSM de 2010 par celle de 2012 et en gardant les conditions latérales de 2010 sont très proches de celles de 2010. Ce comportement confirme que le facteur clé pour déterminer l'anomalie de pluie de 2010 n'est pas l'anomalie de TSM mais l'anomalie de vent horizontal et de température de la troposphère.

The southern end of the Canary current system comprises of an original upwelling center that has so far received little attention. This Ph.D. Thesis focuses on the dynamical functioning of the Southern Senegal-Gambia Upwelling Center (SSUC). We are interested in the upwelling circulation and thermohaline structure on the shelf between the coastline and 100-200 km offshore. Our focus is on the upwelling period (November to May). The main originality of the SSUC compared to other upwelling centers stems from its continental shelf that is broad and shallow (20–30 m over tens of kilometers). The normal state of the system comprises the classical upwelling front but also a well-defined inner-shelf front that separates cold upwelled waters from nearshore warmer waters. We investigate its dynamical functioning using analysed satellite images, in situ data and state-of-theart 3D numerical simulations. Through a fine-scale analysis of the physical conditions of the SSUC, this work poses the basis of an integrated approach to the Senegalese marine environment functioning. A first part of results is based on the careful examinations and analysis of over 1500 satellite images of sea surface temperature scenes contextualized with respect to wind conditions. Analysis confirm the regularity and stability of the SSUC dynamical functioning (as manifested by the recurrence and persistence of particular SST patterns). The analysis also reveal subtle aspects of its upwelling structure : shelf break cooling of surface waters consistent with internal tide breaking/mixing ; complex interplay between local upwelling and the Mauritanian current off the Cape Verde headland ; complexity of the inner-shelf/mid shelf frontal transition. The amplitude of the diurnal cycle suggests that large uncertainties exist in the SSUC heat budget. The studies limitations underscore the need for continuous in situ measurement in the SSUC, particularly of winds. The dynamical functioning of SSUC is also investigated by means of numerical simulations, using the hydrodynamical Regional Ocean Modeling System ROMS (_x _ 2 km). Different simulations have been carried with varying forcings (climatological or synoptic wind ; fine-scale adjustments of heat flux in coastal area ; presence or absence of tides). Numerical solutions show a good agreement with available satellite and in situ observations . These solutions clarify the dynamical functioning of the system especially in terms of circulation, location of cold water upwelling but also fate of upwelled water through a Lagrangian analysis. We show in particular that the northern part of the SSUC is the main upwelling area. Waters that upwelled in this area predominantly come from the southern of the SSUC, through advection by the Mauritanian current. Lagrangian analysis also revealed the dynamics associated with the coastal area of nursery and nuance the conceptual retention scheme previously admitted. The sensitivity of the dynamics of SSUC to atmospheric forcings is modest with nevertheless some modulations of the cross-shore exchanges that may be important to the ecosystem.; L’extrémité sud du système du courant des Canaries comprend un centre d’upwelling (résurgence localisée d’eaux froides sous l’action de vents favorables) qui a jusqu’ici reçu peu d’attention. Ma thèse porte sur la dynamique de ce centre d’upwelling sud Sénégal ou SSUC (Southern Senegal Upwelling Center en anglais). Elle s’intéresse donc à la circulation et à la structure thermohaline sur le large plateau sud-sénégalais, entre la côte et _100-200 km au large en se focalisant sur la période d’upwelling (Novembre-Mai). Une des particularités de la zone est la séparation entre la zone d’upwelling au centre du plateau et des eaux plus chaudes au large et à la côte. Mes travaux combinent analyse d’images satellite et d’observations in-situ, avec la réalisation et l’analyse de simulations numériques dans l’état de l’art. Par une analyse fine des conditions physiques de la zone, ils posent la base à une approche intégrée du fonctionnement de l’environnement marin sénégalais. Une première partie des résultats se base sur l’examen et l’analyse de plus de 1500 images satellite de température de surface de la mer SST MODIS, contextualisées par rapport aux conditions synoptiques de vent. Cette analyse met en lumière l’existence d’états récurrents du SSUC, en termes de SST. Elles confirment plus généralement la régularité et la stabilité du fonctionnement dynamique du système, mais aussi révèlent des aspects subtils de la structure de l’upwelling : refroidissement des eaux de surface probablement dû au déferlement et au mélange associé à la marée interne ; interaction complexe entre la remontée locale, le courant de Mauritanie et le jet côtier ; complexité probable des échanges entre les différentes parties du plateau (plateau intérieur accueillant des eaux réchauffées, plateau central où est fréquemment situé la langue d’eau froide). L’amplitude du cycle diurne suggère que de grandes incertitudes restent à lever dans le budget de chaleur de l’upwelling . Les limites des études soulignent la nécessité de continuer la mesure in situ dans le SSUC, en particulier des vents. Le fonctionnement dynamique du SSUC est aussi étudié par la modélisation hydrodynamique (ROMS) à haute résolution (_2km). Différentes simulations ont été réalisées en variant les forçages (climatologiques ou synoptiques pour le vent ; modification fine échelle des flux de chaleur en domaine côtier ; présence ou absence de marée). Les solutions numériques montrent en général un bon accord avec les observations satellite et in situ disponibles. Ces solutions éclairent le fonctionnement dynamique du système notamment en termes de circulation, de position de remontée d’upwelling, mais également du devenir des eaux upwellées grâce à une analyse lagrangienne. Nous avons notamment pu montrer que la zone nord du SSUC est la zone principale de remontée et les eaux qui y remontent, proviennent en grande majorité de la zone sud du SSUC d’où elles sont amenées par le courant de Mauritanie. Les analyses lagrangiennes ont aussi permis de - 3 - révéler la dynamique associée à la zone côtière de nourricerie et de nuancer le schéma conceptuel de rétention précédemment admis. La sensibilité de la dynamique du SSUC aux forçages atmosphériques est modeste avec néanmoins des modulations des échanges cross-shore qui peuvent être importantes pour l’écosystème.

The present report aims to make the Institute and Observatory of Geophysics of Antananarivo I.O.G.A thereference center of geomagnetism in Madagascar, where available data and models are listed and their metadataknown, and the specific objective is the exploitation and valorization of the geomagnetic data of Madagascar.The manuscript includes five chapters. The first two chapters are devoted to the attitude of the geomagneticfield and its modeling in Madagascar, in order to characterize its spatial and temporal variations. The thirdchapter gives the results of the geomagnetic field modeling and leads to the development of the Madagascargeomagnetic database called MAGEDAB or « Madagascar Geomagnetic DAtaBase » which contains allavailable geomagnetic data in Madagascar. In the fourth chapter, we presented discussions on the relevance ofmagnetic modeling in Madagascar, on the contribution of Madagascar to the World Digital Magnetic AnomalyMap project and on the inversion of the geomagnetic field. Until now, global model IGRF(InternationalGeomagnetic Reference Field) seems to be the most relevant model for Madagascar because there is a perfectcorrelation between real data and synthetic data. But the disadvantage of this model is that if we want to havethe finest details of the variations of geomagnetic field in Madagascar, the coverage of the model is too broaderfor Madagascar because its wavelength is approximately 4000km. Madagascar will be able to observe theincrease in the intensity of the geomagnetic field which is useful for the study of the inversion of thisgeomagnetic field, because a new magnetic observatory has just been installed. Finally, the fifth chapter evokedthe applications of the geomagnetic field in industries in particular mining and oil industries, It also talks aboutthe space weather as well as protections of the infrastructures such as electric networks, pipelines, submarinecables..., Le présent travail vise à faire de l'Institut et Observatoire de Géophysique d'Antananarivo I.O.G.A le centre deréférence du géomagnétisme à Madagascar, où les données et modèles disponibles sont répertoriés et leursméta-data connues, et le but en est l'exploitation et valorisation des données géomagnétiques de Madagascar lagrande île.L'ouvrage comprend cinq chapitres. Les deux premiers sont consacré au comportement du champgéomagnétique et sa modélisation à Madagascar, pour bien caractériser ses variations spatiales et temporelles.Le troisième chapitre donne les résultats des modélisations de ce champ et conduit à l'élaboration de la base dedonnées géomagnétiques propre à Madagascar appelée MAGEDAB « MAdagascar GEomagnetic DAtaBase »qui contient toutes les données géomagnétiques disponibles à Madagascar. Dans le quatrième chapitre, nousavons présenté des discussions sur la pertinence de modélisation magnétique à Madagascar, sur la contributionde Madagascar au projet de création de carte d'anomalies magnétiques mondiale « World Digital MagneticAnomaly Map » et sur l'inversion du champ géomagnétique. Jusqu'aujourd'hui, le modèle global IGRF noussemble le plus pertinent pour Madagascar car il existe une parfaite corrélation entre les données réelles et lesdonnées synthétiques. Mais l’inconvénient de ce modèle est qu'on ne peut pas avoir des détails plus fins duchamp géomagnétique à Madagascar car sa longueur d'onde est voisine de 4000km et donc sa couverture estplus large comparée à la taille de la grande île. Madagascar peut observer l'augmentation de l'intensité du champgéomagnétique qui est utile pour l'étude de l'inversion de ce champ car un nouvel observatoire magnétique vientd'être installé. Finalement, le cinquième chapitre a évoqué les applications du champ magnétique aux industriesnotamment les industries minières et pétrolières et aussi a parlé de la météorologie de l'espace ainsi que lesprotections des infrastructures comme les réseaux électriques, les pipelines et les câbles sous marin...

As part of the EU ECLIPSE project, which aims to quantify the climate impact of short-lived climate forcers (SLCFs), including aerosols, black carbon and ozone, regional models are being used to evaluate global model performance for specific case studies. Here, we present results using regional WRF-Chem simulations run with different aerosol schemes over Europe. Results are compared to satellite data and field campaigns which took place in spring and summer 2008. The aim is to evaluate the ability of the models to simulate the aerosol physical, chemical and optical properties, with a focus on pollution layers over source regions and during transport downwind. The radiative impact of such layers over Europe is also examined as a function of their relative positions to clouds. The WRF-Chem regional model was run using MOZART gas phase chemistry and different aerosol schemes and evaluated against the measurements. The model was run using anthropogenic and fire emissions for 2008, while boundary conditions were specified using the fields from a global chemical transport model. The radiative impact of pollution aerosol layers has already been investigated but less is known about the influence of vertical layering in the atmosphere. Such layers might have different radiative impacts whether they are below or above clouds and in that sense, a better understanding of their spatial extent is critical. Information about pollution aerosol layers and clouds optical properties and positions over Europe are determined using satellite-based remote-sensing measurements (CALIPSO lidar). The radiative impact of these layers has been evaluated and compared to the observations. In addition to satellite observations, data providing information on aerosol physical, optical and chemical properties from 2008 measurements campaigns over Europe (e.g., EUCAARI and POLARCAT-France) have been used to evaluate the simulations. In this study, we assess, for exemple, aerosol total number concentrations and size distributions simulated by the model. The aerosol aging is also evaluated bu examining the ratio between elementary and organic carbon (EC:OC), while the aerosol origins and sources are investigated using Lagrangian back-trajectories and observed chemical compositions, respectively. Specific attention is given to the simulation of observed pollution aerosol layers identified by CO and aerosol total number concentration enhancements.

Ocean-atmosphere interactions are essential for tropical cyclones. The ocean provides the energy required to sustain tropical cyclones. The simulation of interactions between the ocean and tropical cyclones is therefore crucial and is the focus of this thesis.The first section introduces the rotated-stretched and coupled version of the general circulation model ARPEGE-Climate, developed for this thesis. This rotated-stretched version achieves a spatial resolution between 60 and 100 km over the North Atlantic basin, resolution required to study tropical cyclones. The coupling of ARPEGE-Climate with oceanic general circulation model NEMO has also allowed taking in consideration ocean-atmosphere of tropical cyclones. Two types of simulations are performed, on the one hand coupled simulations and on the other hand simulations with prescribed sea surface temperatures from the coupled simulation.The second section focuses on the ability of general circulation models from the Intercomparison program, TC-MIP, to represent tropical cyclone activity and its precursors on the main development region of the North Atlantic Ocean. General circulation models have strong difficulties to represent tropical cyclone activity in this region, certainly related to their low spatial resolution, between 1° and 2.5°. Although, the following precursors of tropical cyclone activity have been identified in this region :• African easterly waves activity,• Sahelian rainfall and especially those that occurs over the Fouta-Djallon, 11 ° N,•sea surface temperatures and vertical wind shear horizontal on the main development region,• tropospheric humidity over the African west coast.The third section of the thesis presents sensitivity tests that were performed on ARPEGE-Climate rotated-stretched and coupled with NEMO. These tests show the importance of the stretching pole position, the setting of the convection scheme parameters and the coupling frequency.In the fourth section, the configurations of ARPEGE-Climate coupled and forced are compared to assess the impact of ocean-atmosphere coupling on tropical cyclone activity in the North Atlantic basin. It appears that the coupling :• modifies the geographical distribution of cyclone activity over the North Atlantic basin;•modifies the activity of African easterly waves, which in turn affects cyclone activity over the main development region;•changes the seasonal cycle of tropical cyclone activity over the main development region, and thus on the entire North Atlantic basin.This section also presents the similarities and differences of the sensitivity to global warming of forced and coupled simulations. Both configurations present :• an overall decrease, although small, of tropical cyclone activity over the North Atlantic basin,• a decrease in tropical cyclone activity in the southern Gulf of Mexico and Caribbean Sea,• an increase of tropical cyclone activity in the Sargasso Sea,• an intensification of tropical cyclones in terms of pressure and maximum wind,• an increase in tropical cyclonic precipitations.The coupled and forced simulations also show some differences, especially regarding the evolution of the distribution of cyclone activity in the Sargasso Sea or the main development region. Another important difference is the nature of tropical cyclone in the future climate. The coupled configuration shows much greater differences on the changes of nature of tropical cyclones.; Les interactions océan-atmosphère sont primordiales pour les cyclones tropicaux. L’océan fourni aux cyclones tropicaux l’énergie thermique nécessaire a leur maintient. La simulation des interactions entre l’océan et les cyclones tropicaux est donc cruciale et constitue le point central de cette thèse.La première partie présente la version basculée-étirée et couplée du modèle de circulation générale ARPEGE-Climat, développée pour cette thèse. Cette version basculée-étirée sur le bassin Nord Atlantique permet d’atteindre une résolution spatiale comprise entre 60 et 100 km sur cette région, résolution nécessaire quand on souhaite étudier les cyclones tropicaux. Le couplage d’ARPEGE-Climat avec le modèle de circulation général océanique NEMO a de plus permis la prise en compte des interactions océan-atmosphère présentes dans les cyclones tropicaux. Deux types de simulations ont été réalisées, d’une part des simulations couplées et d’autre part des simulations forcées par les températures de surface de la mer de la configuration couplée.La seconde partie s’intéresse à la capacité des modèles de circulation générale du programme d’intercomparaison TC-MIP à représenter l’activité cyclonique et ses précurseurs sur la région principale de développement (Main Development Region en anglais) de l’océan Atlantique Nord. Les modèles de circulation générale éprouvent de réelles difficultés à représenter les cyclones tropicaux dans cette région, certainement en partie à cause de leur faible résolution spatiale, comprise entre 1° et 2.5°. Des précurseurs de l’activité cyclonique sur la main development region ont tout de même pu être identifiés. Ainsi, on trouve : • l’activité des ondes d’est Africaines,• les précipitations sahéliennes et plus particulièrement celles qui se produisent sur le Fouta-Djallon, à 11°N, • les températures de surface de la mer et le cisaillement vertical du vent horizontal sur la main development region,• l’humidité troposphérique au niveau des côtes ouest Africaines.Dans la troisième partie de la thèse, des tests de sensibilité ont été réalisés sur ARPEGE-Climat basculé-étiré et couplé avec NEMO. Ces tests montrent l’importance de la position du pôle d’étirement, du réglage des paramètres du schéma de convection et de la fréquence de couplage. Dans la quatrième partie de cette thèse, les configurations couplée et forcée d’ARPEGE-Climat sont comparées afin d’évaluer l’impact du couplage océan-atmosphère sur l’activité cyclonique dans le bassin Nord Atlantique. Il apparaît que le couplage :•modifie la distribution géographique de l’activité cyclonique sur le bassin Nord Atlantique ;•modifie l’activité des ondes d’est Africaines, qui elle-même influe sur l’activité cyclonique sur la main development region ;•modifie le cycle saisonnier de l’activité cyclonique sur la main development region et, par conséquent, sur la totalité du bassin Nord Atlantique.Cette dernière partie présente aussi les points communs et les différences de sensibilité au réchauffement climatique des configurations couplée et forcée. Les deux configurations présentent :•une diminution généralisée, bien que faible, de l’activité cyclonique sur le bassin Nord Atlantique,•une diminution de l’activité cyclonique sur le sud du Golfe du Mexique et la mer des Caraïbes,•une augmentation de l’activité sur la mer des Sargasses,•une intensification des cyclones tropicaux en termes de pression et de vent maximum,•une augmentation des pluies cycloniques.Les configurations couplée et forcée présentent aussi certaines différences, notamment en ce qui concerne l’évolution de la distribution de l’activité cyclonique sur la mer des Sargasses ou sur la main development region. Un autre point important est la différence de nature des cyclones tropicaux dans le futur. La configuration couplée montre des différences beaucoup plus marquées dans les changements de nature des cyclones tropicaux.

International audience; Three-dimensional mesoscale numerical simulations were performed over Niger in order to investigate dry cyclogenesis in the West African intertropical discontinuity (ITD) during the summer, when it is located over the Sahel. The implications of dry cyclogenesis on dust emission and transport over West Africa are also addressed using the model results, together with spaceborne observations from the Spinning Enhanced Visible and Infra-Red Imager (SEVIRI) and the Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization (CALIOP). The study focuses on the case of 7-8 July 2006, during the African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA) Special Observing Period 2a1. Model results show the formation of three dry cyclones in the ITD during a 24-h period. Simulations are used to investigate the formation and the development of one of these cyclones over Niger in the lee of the Hoggar-Aïr Mountains. They show the development of the vortex to be associated with (1) strong horizontal shear and low-level convergence existing along the monsoon shearline and (2) enhanced northeasterly winds associated with orographic blocking of air masses from the Mediterranean Sea. The dry cyclone was apparent between 0700 and 1300 UTC in the simulation, and it was approximately 400 km wide and 1500 m deep. Potential vorticity in the center of vortex reached nearly 6 PVU at the end of the cyclogenesis period (1000 UTC). The role of the orography on cyclogenesis along the ITD was evaluated through model simulations without orography. The comparison of the characteristics of the vortex in the simulations with and without orography suggests that the orography plays a secondary but still important role in the formation of the cyclone. Orography and related flow splitting tend to create low-level jets in the lee of the Hoggar and Aïr mountains which, in turn, create conditions favorable for the onset of a better defined and more intense vortex in the ITD region. Moreover, orography blocking appears to favor the occurrence of a longer-lived cyclone. Furthermore, model results suggested that strong surface winds (∼11 m s−1) enhanced by the intensification of the vortex led to the emission of dust mass fluxes as large as 3 μg m−2 s−1. The mobilized dust was mixed upward to a height of 4-5 km to be made available for long-range transport. This study suggests that the occurrence of dry vortices in the ITD region may contribute significantly to the total dust activity over West Africa during summer. The distribution of dust over the Sahara-Sahel may be affected over areas and at time scales much larger than those associated with the cyclone itself.

Our objective is to contribute to the understanding of the functioning of the Mediterranean system using modeling tools. We first study the formation and fate of water masses in the Northwestern Mediterranean Sea.The impact of the oceanic model spatial resolution on open-ocean deep convection modeling is examined through a real case study, and is related to the essential role played by the mesoscale structures in the formation and fate of deep water. The comparison of simulations performed under different atmospheric forcings enables to study the influence of the spatial resolution of this forcing on the modeling of deep convection and to underline the importance of atmospheric extremes.We then investigate the impact of interannual atmospheric variability and climate change on dense water formation over the Gulf of Lions shelf. The volumes of dense water formed over the shelf, exported and cascading into the deep ocean are well correlated with the winter atmospheric heat loss. The strengthening of the water column stratification between the XXth and the XXIst centuries induces a strong decrease of these volumes.We examine the impact of physical processes on the planktonic pelagic ecosystem using a coupled hydrodynamical - biogeochemical model. The study of a reference year enables to validate the model and to underline its defects. Primary production and respiration show a weak interannual variability, however, carbon exportation and net metabolism show a stronger variability. Finally, the warming of sea water due to climate change induces an increase of primary production by the end of the XXIth century, together with an enhancement of the microbial loop.; Notre objectif est de contribuer à la compréhension du fonctionnement du système Méditerranéen grâce à la modélisation.Nous nous intéressons d'abord à la formation et au devenir des masses d'eau en Méditerranée nord-occidentale. L'influence de la résolution spatiale du modèle océanique est examinée lors de l'étude de la convection profonde au large pour une année réelle. Le rôle essentiel joué par les structures de méso-échelle dans la formation et le devenir de l'eau profonde est mis en évidence. La comparaison de simulations effectuées avec différents forçages atmosphériques permet de montrer l'influence de la résolution spatiale de ce forçage sur la modélisation de la convection, liée à l'importance des extrêmes atmosphériques. Puis nous examinons l'impact de la variabilité interannuelle atmosphérique et du changement climatique sur la formation d'eau dense sur le plateau du Golfe du Lion. Les volumes d'eau dense formée, exportée, et cascadant sont corrélés à la perte de chaleur atmosphérique hivernale. L'intensification de la stratification de la colonne d'eau d'ici la fin du XXIème siècle provoque une quasi-disparition du cascading.L'influence des processus physiques sur l'écosystème planctonique pélagique est examinée au moyen d'un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie. L'étude d'une année de référence permet de valider le modèle et d'en soulever les points faibles. Si les bilans de production présentent une faible variabilité interannuelle, celle de l'exportation de carbone et du métabolisme net est plus marquée. Le changement climatique provoque une augmentation de la production primaire et une intensification de la boucle microbienne.

Our objective is to contribute to the understanding of the functioning of the Mediterranean system using modeling tools. We first study the formation and fate of water masses in the Northwestern Mediterranean Sea.The impact of the oceanic model spatial resolution on open-ocean deep convection modeling is examined through a real case study, and is related to the essential role played by the mesoscale structures in the formation and fate of deep water. The comparison of simulations performed under different atmospheric forcings enables to study the influence of the spatial resolution of this forcing on the modeling of deep convection and to underline the importance of atmospheric extremes.We then investigate the impact of interannual atmospheric variability and climate change on dense water formation over the Gulf of Lions shelf. The volumes of dense water formed over the shelf, exported and cascading into the deep ocean are well correlated with the winter atmospheric heat loss. The strengthening of the water column stratification between the XXth and the XXIst centuries induces a strong decrease of these volumes.We examine the impact of physical processes on the planktonic pelagic ecosystem using a coupled hydrodynamical - biogeochemical model. The study of a reference year enables to validate the model and to underline its defects. Primary production and respiration show a weak interannual variability, however, carbon exportation and net metabolism show a stronger variability. Finally, the warming of sea water due to climate change induces an increase of primary production by the end of the XXIth century, together with an enhancement of the microbial loop.; Notre objectif est de contribuer à la compréhension du fonctionnement du système Méditerranéen grâce à la modélisation.Nous nous intéressons d'abord à la formation et au devenir des masses d'eau en Méditerranée nord-occidentale. L'influence de la résolution spatiale du modèle océanique est examinée lors de l'étude de la convection profonde au large pour une année réelle. Le rôle essentiel joué par les structures de méso-échelle dans la formation et le devenir de l'eau profonde est mis en évidence. La comparaison de simulations effectuées avec différents forçages atmosphériques permet de montrer l'influence de la résolution spatiale de ce forçage sur la modélisation de la convection, liée à l'importance des extrêmes atmosphériques. Puis nous examinons l'impact de la variabilité interannuelle atmosphérique et du changement climatique sur la formation d'eau dense sur le plateau du Golfe du Lion. Les volumes d'eau dense formée, exportée, et cascadant sont corrélés à la perte de chaleur atmosphérique hivernale. L'intensification de la stratification de la colonne d'eau d'ici la fin du XXIème siècle provoque une quasi-disparition du cascading.L'influence des processus physiques sur l'écosystème planctonique pélagique est examinée au moyen d'un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie. L'étude d'une année de référence permet de valider le modèle et d'en soulever les points faibles. Si les bilans de production présentent une faible variabilité interannuelle, celle de l'exportation de carbone et du métabolisme net est plus marquée. Le changement climatique provoque une augmentation de la production primaire et une intensification de la boucle microbienne.

A data assimilation system for ocean models, the SEEK (Singular Evolutive Extended Kalman) filter, is studied to control a Bay of Biscay configuration. This 1/15° configuration, nested in a 1/3° North Atlantic configuration, through the use of Open (sea) Boundaries Conditions, is developed using HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model). This study focuses on the parametrization of the model error in the SEEK filter, and more generally in low rank Kalman filters, in order to control regional models. Classic parametrizations of these data assimilation systems, which have been developed initially for basin models, are not adapted to the regional dynamics complexity. Ensemble methods are used to get a realistic estimation of the model error due to bad determination of atmospheric and open boundary forcings. These forcings influence is supposed to be very important on regional dynamics. Model error statistics are characterized using the method of representers, which demonstrates the impact of the assimilation of various type of observations to control the oceanic state. The propagation of the error generated at open boundaries is weak. The use of the error due to atmospheric forcings to parameterize the SEEK filter for surface temperature assimilation experiments gives good results. Their comparison with those given by a more classical parametrization shows the benefits of this study on model error.; 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.

A data assimilation system for ocean models, the SEEK (Singular Evolutive Extended Kalman) filter, is studied to control a Bay of Biscay configuration. This 1/15° configuration, nested in a 1/3° North Atlantic configuration, through the use of Open (sea) Boundaries Conditions, is developed using HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model). This study focuses on the parametrization of the model error in the SEEK filter, and more generally in low rank Kalman filters, in order to control regional models. Classic parametrizations of these data assimilation systems, which have been developed initially for basin models, are not adapted to the regional dynamics complexity. Ensemble methods are used to get a realistic estimation of the model error due to bad determination of atmospheric and open boundary forcings. These forcings influence is supposed to be very important on regional dynamics. Model error statistics are characterized using the method of representers, which demonstrates the impact of the assimilation of various type of observations to control the oceanic state. The propagation of the error generated at open boundaries is weak. The use of the error due to atmospheric forcings to parameterize the SEEK filter for surface temperature assimilation experiments gives good results. Their comparison with those given by a more classical parametrization shows the benefits of this study on model error., 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.

A 10-years simulation (1983-1992) of the west african climate is made using the regional climate model MAR, driven by the ECMWF reanalysis ERA-15. The validation mainly focuses on the analysis of the simulated rainy regime on various time scales (from daily to yearly). It is shown that MAR is able to simulate the main features of the west african rainy regime. Two defaults are identified : an underestimation of the simulated rainfall amounts over the sahelian area and a bad representation of the precipitation's daily structure. A comparison with daily rainfall data from IRD reveales the fact that the simulated rainfall is in agreement with observations for time scales larger than 3-5 days. The model's sensitivity to the prescription of surface's characteristics is also evaluated, through the simulation of the year 1992. Finally MAR is used in a process study in order to analyse the mecanisms acting in the unregular progression of the west african monsoon. An explanation is proposed, based upon thermal considerations and the spatial ditribution of albedo.; Le modèle climatique régional MAR (Modèle Atmosphérique Régional) est mis en œuvre pour la simulation du climat en Afrique de l'Ouest, piloté à ses frontières latérales par les réanalyses ERA-15. Une simulation de 10 ans, portant sur les années 1983 à 1992 est effectuée. Une validation des sorties pluviométriques du MAR est faite sur une large gamme d'échelles temporelles, depuis le pas de temps journalier jusqu'à la variabilité inter-annuelle. Le MAR reproduit favorablement les principales caractéristiques du régime pluviométrique en Afrique de l'Ouest. Deux déficiences sont soulignées : une sous-estimation des précipitations en zone sahélienne et une mauvaise représentation des précipitations à l'échelle journalière. Une comparaison des sorties du MAR avec les données pluviométriques journalières de l'IRD a permis de mettre en évidence le fait que le MAR se comporte de manière assez satisfaisante pour des échelles temporelles supérieures à 3-5 jours. La sensibilité du modèle à la prescription des états de surface est également étudiée à travers la simulation de l'année 1992. Enfin le MAR est utilisé dans une étude de processus afin d'analyser les mécanismes de la progression irrégulière de la mousson ouest-africaine. Une explication, basée sur des considérations thermiques et sur la distribution géographique de l'albédo de surface, est proposée.

A 10-years simulation (1983-1992) of the west african climate is made using the regional climate model MAR, driven by the ECMWF reanalysis ERA-15. The validation mainly focuses on the analysis of the simulated rainy regime on various time scales (from daily to yearly). It is shown that MAR is able to simulate the main features of the west african rainy regime. Two defaults are identified : an underestimation of the simulated rainfall amounts over the sahelian area and a bad representation of the precipitation's daily structure. A comparison with daily rainfall data from IRD reveales the fact that the simulated rainfall is in agreement with observations for time scales larger than 3-5 days. The model's sensitivity to the prescription of surface's characteristics is also evaluated, through the simulation of the year 1992. Finally MAR is used in a process study in order to analyse the mecanisms acting in the unregular progression of the west african monsoon. An explanation is proposed, based upon thermal considerations and the spatial ditribution of albedo., Le modèle climatique régional MAR (Modèle Atmosphérique Régional) est mis en œuvre pour la simulation du climat en Afrique de l'Ouest, piloté à ses frontières latérales par les réanalyses ERA-15. Une simulation de 10 ans, portant sur les années 1983 à 1992 est effectuée. Une validation des sorties pluviométriques du MAR est faite sur une large gamme d'échelles temporelles, depuis le pas de temps journalier jusqu'à la variabilité inter-annuelle. Le MAR reproduit favorablement les principales caractéristiques du régime pluviométrique en Afrique de l'Ouest. Deux déficiences sont soulignées : une sous-estimation des précipitations en zone sahélienne et une mauvaise représentation des précipitations à l'échelle journalière. Une comparaison des sorties du MAR avec les données pluviométriques journalières de l'IRD a permis de mettre en évidence le fait que le MAR se comporte de manière assez satisfaisante pour des échelles temporelles supérieures à 3-5 jours. La sensibilité du modèle à la prescription des états de surface est également étudiée à travers la simulation de l'année 1992. Enfin le MAR est utilisé dans une étude de processus afin d'analyser les mécanismes de la progression irrégulière de la mousson ouest-africaine. Une explication, basée sur des considérations thermiques et sur la distribution géographique de l'albédo de surface, est proposée.