STAGE - L’océan côtier à haute résolution vu par SWOT : impact des vagues H/F

Lancé en décembre 2022 avec pour mission de cartographier la hauteur des océans, lacs et rivières sur toute la surface terrestre, le satellite franco-américain (CNES/NASA-JPL) d’altimétrie SWOT (Surface Water and Ocean Topography) a dépassé les attentes à bien des égards [YL1] . Côté océanographie notamment, son instrument principal et novateur, basé sur la technique d’interférométrie SAR, fournit des cartes d’élévation du niveau de la mer avec une résolution sans précédent, permettant d’observer clairement et d’étudier quantitativement nombre de phénomènes océaniques jusqu’ici inaccessibles à l’altimétrie conventionnelle.

En particulier, cette capacité de SWOT à imager la topographie de l’océan à haute résolution ouvre une nouvelle fenêtre sur l’observation des espaces côtiers. De plus, dans ces régions, l’aptitude de SWOT à mesurer certaines propriétés des champs de vagues apporte également des informations cruciales. L’océanographie côtière se situe à l’intersection entre la recherche scientifique et les enjeux sociétaux. Elle étudie les dynamiques complexes des zones de transition terre/mer essentielles pour comprendre les changements climatiques, la biodiversité et la santé des écosystèmes marins. Ces connaissances sont indispensables pour soutenir la gestion durable des ressources côtières, la protection contre les risques d’érosion et d’inondation, et le développement de politiques publiques résilientes face aux pressions anthropiques croissantes. [YL2] 

Le CNES, acteur historique majeur de l’océanographie spatiale via ses collaborations avec la NASA (missions Topex-Poséidon et JASON avant SWOT), l’ESA (missions Sentinel), la Chine (mission CFO-SAT) ou encore l’Inde (mission AltiKa) fait aujourd’hui de l’observation côtière une de ses priorités. À court terme, l’optimisation des algorithmes de traitement de la donnée SWOT proche de la côte alimentera les futures versions (définies en collaboration avec les partenaires de NASA-JPL) des produits de la mission et impactera les études scientifiques et applicatives qui les utiliseront. À plus long terme, mieux comprendre et maximiser les capacités de SWOT dans le domaine côtier est une étape importante pour la définition de la future mission S3NG-T (Sentinel-3 Next Generation Topography, orchestrée par l’ESA et prévue pour 2034), dans laquelle le CNES est fortement impliqué.

Au sein du service Algorithmie, Traitement de Données et Produits Radar, ce stage consistera à développer des algorithmes permettant d’exploiter au mieux les observations de SWOT en milieu côtier. En particulier, le stage aura pour but de minimiser l’impact des vagues sur les observations faites avec la résolution la plus élevée, initialement dédiée à l’hydrologie continentale. Les vagues induisent en effet à la fois du bruit de mesure et des biais dont les propriétés ont fait l’objet par le passé de nombreuses études dans le cadre du mode imageur dédié à l’océanographie, à la résolution moins élevée. Des méthodes visant à limiter l’impact du bruit et à corriger ces biais ont ainsi pu être développées pour le plein océan, mais elles nécessitent d’être revisitées pour exploiter la très haute résolution en côtier. En fonction de l’avancement du stage et de l’appétence du stagiaire, d’autres aspects tels que l’estimation de paramètres décrivant les propriétés des vagues elles-mêmes à partir des données SWOT proche des côtes pourront également être abordés.

Pour mener à bien ce travail, le/la stagiaire devra :

• Prendre en main la donnée SWOT acquise dans les modes imageurs de différentes résolutions
• Comparer la topographie reconstruite entre les différents modes pour mettre en évidence l’impact des vagues sur la donnée acquise
• Modéliser les différences attendues en utilisant une combinaison d’approches numériques (simulations) et analytiques (algorithmes de traitement du signal et propriétés statistiques des vagues) et comparer avec la donnée
• Proposer des algorithmes pour limiter au maximum l’impact des vagues dans le mode très haute résolution pour différentes applications.

Le stage pourrait débuter en Mars 2027.

•  Niveau master généraliste.
•  Compétences en traitement du signal / de l’image et/ou en traitement radar à synthèse       d’ouverture et/ou en physique des vagues.
•  Anglais pour lire la littérature scientifique et la documentation.
•  Sens de la communication, prise d’initiative.

*En tant qu'EPIC, le CNES applique un principe de neutralité (notamment politique et religieux) à l'ensemble de ses collaborateurs