Les tourbillons océaniques de subsurface sont des structures dynamiques qui peuplent l'océan global. Ils sont souvent générés à partir de courants d'échanges entre les bassins d'évaporation semi-fermés (comme la Mer Méditerranée, la Mer Rouge et le Golfe Persique) et l'océan ouvert ou pendant des processus de convection profonde. Ces tourbillons peuvent maintenir une géométrie cohérente sur des échelles de temps pluriannuelles et sont capables, du fait de leur migration, de transporter des quantités significatives de chaleur, sel et nutriments. Les tourbillons de subsurface contribuent donc à la redistribution tridimensionnelle des traceurs océaniques à échelle globale, d'où l'intérêt de connaître leurs positions et déplacements.En général, les tourbillons sont capables de modifier localement la surface de la mer, en générant des anomalies qui permettent leur suivi à travers des observations satellitaires. Notre étude se base sur l'utilisation de modèles analytiques et numériques pour caractériser les signatures induites à la surface par les tourbillons de subsurface; en particulier les anomalies de l'élévation (SSH), de température (SST) et de salinité (SSS) de la surface océanique.D'abord, nous avons étudié les signatures de surface (en SSH) dans un cadre idéalisé. Leurs propriétés ont été mises en relation avec la structure tridimensionnelle des tourbillons, nous permettant de déterminer que seulement les tourbillons de subsurface de meso-échelle océanique sont détectables via les observations altimétriques actuelles. En outre, en utilisant un modèle réaliste, nous avons étudié les signatures de surface des tourbillons d'eau méditerranéenne (MEDDIES) en termes de SSH, SST et SSS. L'étude a mis en évidence des différences entre les signatures en SSH et les signatures thermohalines: les premières montrent des intensités et des structures horizontales toujours liées aux changements structurels des Meddies, alors que les deuxièmes sont plutôt pilotées par la dynamique locale de surface.Enfin, nos résultats montrent que le suivi automatique des tourbillons de subsurface est plutôt envisageable à partir des techniques altimétriques, en valorisant aussi l'apport des futures missions satellitaires à haute résolution, comme SWOT. / Subsurface-intensified vortices are ubiquitous in the world ocean. They are often generated by water mass exchanges between semi-closed evaporation basins (e.g.: Mediterranean Sea, Red Sea, Persian Gulf) and the open ocean or during deep convection processes. These vortices can maintain a coherent geometry during inter-annual timescales and, due to their migration, they are able to carry large amounts of heat, salt and nutrients. Hence, the class of subsurface-intensified vortices participates to the redistribution of oceanic tracers along the three dimensions and at global scale, justifying the interest in determining their positions and mean pathways in the ocean. In general, vortices are able to locally modify the ocean surface generating anomalies that allow one to track them via satellite sensors. Our study, based on the use of analytical and numerical models, deals with the characterization of the sea-surface anomalies generated by subsurface-intensified vortices in terms of Sea-Surface Height (the elevation of the oceanic free-surface, SSH), Sea-Surface Temperature (SST) and Sea-Surface Salinity (SSS).In a first analysis, we have studied the SSH anomalies generated by subsurface vortices in an idealized context. Their properties have been related to the three-dimensional structure of the vortex, allowing us to state that only subsurface mesoscale vortices can be detected by the presentday altimetric observations. Furthermore, using a realistic model, we have studied the sea-surface expression of Mediterranean Water Eddies (MEDDIES) in SSH, SST and SSS. The study has evidenced the main differences between the Meddies-induced SSH anomalies and their thermohaline surface anomalies (i.e., SST and SSS): the first exhibit horizontal structures and intensities that can always be related to the Meddy structural changes at depth, while the second are mostly driven by the local surface dynamics.These studies show that the automatic tracking of subsurface-intensified vortices is mostly possible in an altimetric perspective, further confirming the importance of future high-resolution altimetric satellite missions, like SWOT.

Le golfe de Gascogne (GdG), un milieu riche en processus physiques a été étudié à partir de simulations numériques. L’étude est construite autour d'échelles allant du GdG à la sous méso-échelle. Dans la première partie, nous avons examiné la variabilité interannuelle de la température et de la salinité de surface sur une période de 53 ans : nous avons pu décrire deux tendances en lien avec I'Atlantique Nord-Est. Le refroidissement et la dessalure jusqu'en 1976 seraient liés à la grande anomalie de salinité, le réchauffement et la salinification actuels liés à I'augmentation de CO2 atmosphérique. Le GdG se caractérise par un courant de pente, lberian Poleward Current (lPC) : sa variabilité serait liée au vent du Sud-Ouest qui renforce l'lPC par un courant géostrophique dans le Bassin lbérique. L’un des résultats intéressant trouvé dans les simulations et confìrmé par les observations est l'apparition des anomalies froides liées à des upwellings en alternance avec des anomalies chaudes "La Navidad". Ces upwellings seraient liés au vent de Nord dans le Bassin lbérique mais au courant d'Ouest le long des côtes Nord espagnoles. Dans une deuxième partie, nous nous sommes attachés à la méso et sous méso-échelle à travers la détection des tourbillons et la variabilité des spectres d'énergie. Un indice basé sur le rapport entre I'anomalie de densité de surface et I'anomalie de niveau de la mer permet de détecter les tourbillons de subsurface et de les distinguer des tourbillons de surface. Une application de cet indice à partir des données satellites confirme le potentiel de détection des Slope Water Oceanic eDDIES (tourbillons de subsurface caractéristiques du GdG). La description de l'énergie cinétique turbulente (EKE) dans le GdG montre une variabilité spatiale avec un maximum le long de la côte Nord espagnole liée à I'lPC. Les pentes des spectres (k-4.2 pour la SSH, en k-2.4 pour la SST et en k-2.4 pour l'énergie cinétique) sont différents des observations satellites, mais comparables avec les précédentes études. Ces pentes de spectres ont également une variabilité saisonnière avec un maximum en hiver et un minimum en été, liée au cycle saisonnier de I'EKE. / The Bay of Biscay (BoB), an environment rich in physical processes has been studied from numerical simulations. Thestudy is built around scales from the size of BoB until sub mesoscale.ln the first part, we examined the interannual variability of the sea surface temperature and saliniÇ over a period of 53years: we were able to describe two trends related to the North-East Atlantic. Cooling and freshening until 1976 thatcould be related to the Great Salinity Anomaly and current salinification related to the atmospheric increase of CO2.The Bay of Biscay is characterized by a slope current, the lberian Poleward Current (lPC): its variability is linked to theSouth West wind strengthens the IPC by a geostrophic current in the lberian Basin. One of the interesting results foundin simulations and confirmed by observations is the appearance of cold anomalies related to upwellings and alternatingwith warm anomalies 'La Navidad'. These upwellings could be linked to the north wind in the lberian Basin but to the West current along the northern Spanish coast.ln the second part, we are committed to the meso and sub mesoscale eddies through a method of detection and throughthe variability of energy spectra. An index based on the ratio of surface density anomaly and sea level anomaly allowsdetecting subsurface vortices and distinguishing them from the surface ones. The application of this index from thesatellite data confirms the detection potential of Slope Water Oceanic Eddies (subsurface vortices of BoB).The description of the Eddy Kinetic Energy (EKE) in the BoB. shows a spatial variability with maximum along the Spanishnorth coast linked to the lPC. The slopes of the spectra (k-4.2 for SSH, k-2.4 for SST and k-2.4 for the kinetic energy) are different from satellite observations, but comparable with previous studies. These spectral slopes have a seasonalvariability with a maximum in winter and minimum in summe¡ related to the seasonal cycle of EKE.