L'objet de cette thèse est l'étude de la régularité des solutions d'énergie infinie d'une équation de transport non locale. Plus précisément, nous nous sommes intéressés à deux équations de transport dont la vitesse est donnée par un opérateur non local. La première équation est l'équation dissipative surface quasi-géostrophique (SQG) et la seconde est un modèle 1D qui peut être vu comme la version 1D de l'équation quasi-géostrophique non écrite sous forme divergence. Une autre motivation du modèle 1D est le lien qu'a cette équation avec l'équation de Birkoff-Rott modélisant l'évolution d'une poche de tourbillon. Ces deux équations ont été introduites par Constantin, Majda et Tabak pour (SQG) et par Constantin, Lax, Majda pour le modèle 1D dans le but de mieux comprendre l'étude de la régularité des solutions de l'équation d'Euler tridimensionnelle écrite en terme de la vorticité. Dans une première partie, nous nous sommes attachés à étudier l'équation quasi géostrophique (SQG) lorsque la donnée initiale est dans l'espace de Morrey-Campanato non homogène $L^{2}_{uloc}(mathbb{R}^2)$. Le manque de décroissance à l'infini du noyau de convolution de l'opérateur de Riesz ne permet pas de considérer le cas d'une donnée intiale $L^{2}_{uloc}(mathbb{R}^2)$. Cependant, en donnant plus de décroissance au noyau de l'opérateur de Riesz, ou de façon équivalente, en donnant plus d'oscillations à la donnée initiale nous rendons possible l'étude de l'équation dans des espaces de Morrey-Camapanato. Nous montrons alors un théorème d'existence globale dans le cas d'oscillations suffisamment grandes et local dans le cas de petites oscillations. Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés à l'étude de l'équation de transport 1D dont la vitesse est non locale. Contrairement à l'équation (SQG), l'approche Morrey-Campanato pour l'équation 1D ne marche pas aussi bien. Le caractère non locale de cette équation associé au fait qu'elle ne soit pas écrite sous forme divergence introduit de grandes difficultés. Cependant, l'étude dans les espaces à poids est possible et nous obtenons un résultat d'existence globale à condition de prendre un poids appartenant à la classe A_2 de Muckenhoupt. Enfin, nous terminons en montrant que la condition de positivité de la donnée initiale n'est pas nécessaire si l'on désire uniquement avoir un contrôle globale de solutions faibles dont l'énergie ne décroit pas. Comme cela a été remarqué dans l'article de Cordoba, Cordoba et Fontelos, la décroissance de l'énergie n'est valable que sous l'hypothèse de positivité de la donnée initiale. Ceci rejoint un résultat établi récemment par Hongjie Dong / In this thesis, we adress the study of weak infinite energy solutions for the critical dissipative quasi geostrophic (SQG) equation. We also study a 1D transport equation with non local velocity. More precisely, we consider the (SQG) equation equation with data in Morrey-Camapanto type spaces and the other equation in a weighted Lebesgue spaces. Both spaces generate infinite energy solutions. Regarding the 1D equation with non local velocity, the existence of weak Morrey solutions is not easy to obtain, this is due to the fact that the non linearity is not written in a divergence form. Nevertheless, we are able to adress the study this 1D equation in a weigted Lebesgue space and this also provides infinite energy solutions. In a first part, we show that for any initial data lying in a Morrey-Campanato space for large enough oscillations, we have global existence of weak solutions. The proof is based on the study of the truncated equation (on a ball of radius $R>0$ centered at the origin) associated with a truncated et regularized initial data (by making a convolution with a standard mollifer). We obtain emph{a priori} estimates that give rise to an energy inequality. Then, we treat the case of small oscillations, namely $0<s<1/4$. More precisely, we show that for all initial data lying in $Lambda^{s} (dot H^{s}_{uloc} (mathbb{R}^{2}))cap L^infty(mathbb{R}^{2})$ we have local existence of solutions.In a second part, we study a 1D model equation driven by a non local velocity. This equation have been considered by Cordoba, Cordoba and Fontelos in a paper where the authors show that for all positive initial data in $H^{2} (mathbb{R}^{2})$ we have global existence of weak solutions. We first make some remarks regarding the positivity condition of the initial data by showing that this condition is not necessary for keeping the global control but we actually lost the $L^2$ maximum principle and the $L^{2}$ decay at inifinity. In the second part of the chapter, we show a global existence result of weak solutions for all positive initial data belonging to the weighted Lebesgue spaces $L^{2}(w)$ where $w$ is a weight of the $mathcal{A}_{2}$ class of Muckenhoupt. The method we used may easily be extend to other active scalar equations such as the surface quasi geostrophic equation

Nous développons un modèle quasi-géostrophique (QG) amélioré en moyennant l'équation de Navier-Stokes le long de l'axe de rotation. Il permet de modéliser des fluides barotropes en rotation rapide dans un récipient axisymétrique de pente finie. Ce modèle QG est utilisé pour étudier les instabilités d'une couche de cisaillement (couche de Stewartson). Nous montrons que la pente est le paramètre clé de l'instabilité, qui prend la forme d'ondes de Rossby. En plus de la viscosité, nous avons implémenté une friction d'Ekman réaliste (à partir de la formule de Greenspan) à notre modèle QG. Ceci nous permet d'atteindre des régimes d'écoulement tournants très turbulents, avec une dissipation réaliste à toutes les échelles. Nous observons des des spectres très raides (loi puissance -5, correspondant à la turbulence d'ondes de Rossby) et des régimes stationnaires. Ces écoulements sont des dynamos qui sont relativement faciles à démarrer, pour des nombres de Prandtl magnétiques (Pm) modérés à très faibles. l'action dynamo semble s'étendre pour Pm arbitrairement petit, avec un nombre de Reynolds magnétique critique (Rm) approximativement constant. L'aspect ondulatoire de l'écoulement est ici indispensable pour obtenir une dynamo. Enfin, nous essayons d'ajouter la force de Lorentz à notre modèle de dynamo QG. Nous trouvons que la nature ondulatoire de l'écoulement turbulent ne permet pas d'utiliser une approximation diffusive aux petites échelles.

La dynamique océanique, notamment dans les régions Australes, se caractérise par d'importantes fluctuations induites par les processus à mésoéchelle (tourbillons, 100-200km) et à sous-mésoéchelle (filaments, <50km). Ces processus sont connus pour stimuler fortement le développement du phytoplancton et avec lui l'ensemble de la chaine trophique. Toutefois les relations entre la distribution des proies et celle des prédateurs sont encore loin d'être bien connues pour la plupart des espèces marines. C'est en particulier le cas pour l'éléphant de mer austral (EDM) dont les proies souvent localisées à grandes profondeurs. Cette thèse s’est intéressée à étudier comment le comportement de plongée et de chasse des EDM est influencé par les variations à fine échelle de l'environnement. Une des originalités de cette thèse a été d’utiliser les mesures à très haute résolution récoltées par les éléphants de mer qui constituent un jeu de données 3-D in-situ unique à sous-mésoéchelle, puis de les combiner aux mesures satellites plus classiques de température et d'altimétrie. Ce travail a montré, pour la première fois à l’aide de données in-situ très haute résolution, l’importance des zones frontales à sous-mésoéchelle dans le comportement alimentaire d’un prédateur supérieur. De plus, elle a permis le développement d’une méthode originale d’identification des zones frontales à fine échelle et confirmé la pertinence de la méthode Quasi-Géostrophique de Surface (SQG) dans l’étude de la dynamique fine échelle, notamment dans les perspectives des futures missions spatiales à hautes résolutions (de type SWOT). / Ocean dynamics, especially in the southern ocean, are caracterized by strong fluctuation due to mesoscale (eddies, 100-200km) and submesoscale (filaments, <50km) processes. Theses processes are known to strongly stimulate primary production and with him the rest of the trophic chain. However, in marine ecosystems, relationship between prey and predator distribution remain challenging to understand. Such complexe link exist within the Southern Elephant Seal (SES) and their deep diving prey.This PhD worked to understand how the SES diving and foraging behaviour is impacted by submesoscale variation of the environment. Two original aspects of this work was first to use the very high resolution measurement from SES as an unique 3-D in-situ submesoscale dataset and then to combine it to, more classic, satellite temperature and altimetry measurement. This work showed, for the first time the in-situ impact of submesoscale frontal regions on one top predator foraging behaviour. Furthermore, during this study, an original method to identify fine scale frontal regions was developped. Finally, this PhD confirm the relevant use of the Surface Quasi-Geostrophic method in the study of fine scale dynamics, especially in the possibility of high resolution spatial missions (such as SWOT).