Data from five research cruises performed between 1997 and 2001 were processed in order to investigate the potential for improving remote sensing algorithms in the Estuary and Gulf of St. Lawrence. Measured in situ parameters included concentration-dependent indicators of the three critical, optically-active constituents, chlorophyll, Coloured Dissolved Organic Matter (CDOM) and Suspended Particulate Matter (SPM). The radiometric dataset used to investigate different types of algorithms consisted of multi-band above-surface remote sensing reflectance (R[subscript rs]) estimates. These estimates were computed from downwelling surface irradiance and upwelling sub-surface radiance measurements acquired using a SeaWiFS Profiler Multichannel Radiometer (SPMR). The chlorophyll data varied from approximately 0.1 to 17.3 mg.m[superscript -3] in the study region which extended from stations near the Saguenay River to the outer extremes of the Gulf of St. Lawrence. The CDOM and SPM concentration indicators were lower in the Gulf compared to the Estuary. Moderate correlation between in situ measurements was found between chlorophyll and SPM, as well as between CDOM and SPM. Chlorophyll and CDOM were virtually uncorrelated. The standard SeaWiFS Case-I chlorophyll retrieval algorithm, OC4v4, was applied to SPMR data acquired over a significant number of sampling stations (N=169). Algorithm shortcomings were noted when the OC4v4 algorithm was applied directly to the study region. Specific shortcomings, the overestimation of low, and underestimation of high chlorophyll concentrations were consistent with previous findings in coastal regions and particularly with previous findings in the NW Atlantic and in high latitude regions. In addition, the algorithmic output was found to be fairly strongly correlated with CDOM and SPM. A perturbation approach, based on the analysis of residuals between OC4v4 estimates and in situ data, showed that the retrieved chlorophyll biases (overestimates) were dependent on SPM and CDOM (especially at low in situ chlorophyll concentrations). An analysis of the spectral parameters (band ratios and spectral slopes) with respect to in situ constituent concentrations showed that both band ratios and band slopes have a greater dependency on CDOM and/or SPM than on chlorophyll. This observation was supported by radiative transfer calculations which showed that the variability of the blue-to-green band ratios due to changes in CDOM and SPM concentrations could be greater than the variability due to changes in chlorophyll concentration. These findings showed that there was no adequate, single band-ratio algorithm for the remote sensing of chlorophyll in our study region. Systematic testing of a large combination of spectral parameters within the context of specific algorithmic formulations resulted in seven prescribed algorithms which provided slight to moderate improvement in the correlation coefficients and root mean square errors relative to in situ chlorophyll and significant decorrelation relative to CDOM and SPM parameters. In general, algorithms based on multiple spectral parameters were more accurate predictors of in situ chlorophyll. In addition to new algorithms, a set of previous algorithms developed by Jacques (2000) for a subregion of the Estuary were validated in the present study. This validation demonstrated a rather remarkable robustness of correlations between in situ and spectral parameters across time and for different types of instruments and measuring conditions. A relatively smaller number of matching SeaWiFS pixels (N=39) and in situ measurements were used to evaluate the performance of the SPMR-derived algorithms. The accuracy of all algorithms deteriorated when applied to satellite data (one possible reason being the shortcomings of the atmospheric correction algorithm, as underscored by the existence of negative values in the reflectance data). Nonetheless, the improvement of the two selected algorithmic formulations relative to the OC4v4 algorithm showed a certain robustness in the face of environmental influences such as atmospheric effects and sensor response variations. Model simulations showed significant shortcomings of the new algorithms in specific turbidity conditions. The selected algorithms were shown to achieve chlorophyll retrievals which were as good as or better than OC4v4 retrievals. Even though the APD<35% accuracy target of the SeaWiFS project could not be reached, new algorithms succeeded to decrease the APD of the remote estimations from 226% to 65% for SPMR data, and from 502% to 95% for SeaWiFS data. In general, our findings showed that the selected algorithmic formulations had the potential for improving chlorophyll retrieval in the St. Lawrence Estuary and Gulf."--Résumé abrégé par UMI.

Ces travaux constituent la première étude fondamentale traitant de l'influence des forçages hydrodynamiques sur l'évolution morpho-sédimentaire des plages sableuses du littoral de la mer d'Iroise. Ils s'insèrent dans la démarche de l'Observatoire du Domaine Côtier (Observatoire des Sciences de l'Univers) qui supporte l'observation de la variabilité biologique, chimique et physique de ce littoral à long terme. Dans cette perspective, quatre sites ont été choisis pour illustrer la pluralité des morphologies et des conditions hydrodynamiques dans ce contexte macrotidal soumis à l'agitation des houles océaniques. La diversité des échelles spatiales et temporelles impliquées dans le fonctionnement hydro-sédimentaire des plages a nécessité la mise en œuvre de méthodes d'observation in situ adaptées : un suivi topométrique des plages à l'échelle pluri-annuelle et des campagnes ponctuelles de mesures hydrodynamiques et morphologiques à haute fréquence.<br /><br />Par l'analyse statistique et volumétrique des séries de profils topographiques, la variabilité morpho-sédimentaire en zone intertidale et la dynamique des corps et figures sableuses est décrite à l'échelle événementielle, saisonnière et pluri-annuelle. Les résultats mettent en évidence une tendance actuelle au recul/progradation du profil sur les plages dominées par une dynamique transversale et à l'inverse, une relative stabilité sur les plages dominées par une dynamique longitudinale. Toutefois, l'observation d'une fermeture du profil autour de - 3 m C.M. associée à des bilans sédimentaires non nuls (neuf mois de suivi sur un site test) soulèvent la question de l'influence du transport longitudinal dans la disponibilité sédimentaire de certaines plages à l'échelle pluri-annuelle.<br /><br />A une échelle de temps plus courte (du cycle de marée à la semaine), les campagnes de mesures intensives ont permis de caractériser l'agitation en zone intertidale lors de conditions d'énergie variables et d'analyser l'influence de la marée sur la variabilité spatio-temporelle des processus hydrodynamiques. En effet, la transformation des vagues dans les petits fonds est à la fois impliquée dans la spatialisation des courants induits par les vagues (et donc dans l'orientation du transport sédimentaire) et dans la formation des corps sédimentaires (barres de swash, systèmes de croissants de plage) par la génération d'ondes secondaires.

L'interaction des courants de marée barotrope avec les talus continentaux est à l'origine de la génération d'ondes internes. D'importants transferts d'énergie et du mélange y sont associés, permettant le maintien de la circulation océanique générale. La modélisation des marées internes de grande amplitude du golfe de Gascogne de la campagne MINT94 du SHOM est réalisée à l'aide du modèle 3D côtier SYMPHONIE. Les propriétés de génération et de propagation des marées internes semi-diurnes et quart-diurnes, l'origine des ondes non-linéaires, sont présentées suite au développement de l'outil d'analyse WEof (Wavelet Empirical orthogonal function). Il combine analyse en ondelettes (localisation temps-fréquence) et analyse en composantes principales (identification des structures physiques cohérentes). Des études de sensibilité sont présentées indiquant l'influence sur la marée interne des contributions suivantes: forçage par la marée barotrope, bathymétrie et stratification thermohaline.

Nous avons caractérisé et estimé les erreurs du modèle océanique barotrope MOG2D en réponse aux incertitudes sur les forçages météorologiques à haute fréquence (pression et vent ARPEGE), dans le Golfe de Gascogne et la Manche. Les covariances d'erreur sont obtenues par méthode d'ensemble sous forme d'EOFs d'ensemble multivariés. En Manche, les erreurs océaniques sont fortement liées aux erreurs de vent, tandis que sur le Golfe de Gascogne elles sont surtout contrôlées par les incertitudes sur la pression. Puis ces statistiques d'erreur sont utilisées dans le système d'assimilation de données à ordre réduit SEQUOIA/MOG2D pour évaluer le contrôle du modèle via des expériences jumelles, dans différentes configurations du système et dans plusieurs scenarii de réseau d'observation in situ et altimétriques. Moyennant une correction du forçage atmosphérique, les réseaux marégraphiques permettent un contrôle efficace de l'erreur modèle et apparaissent complémentaires des réseaux de radars HF.