Abstract FR:

Ce travail de thèse analyse les opportunités apportées par la télédétection ionosphérique pour la détection et la surveillance de la propagation des tsunamis. Une approche multi-instrumentale a été développée en utilisant principalement la simulation numérique pour comprendre les conditions dans lesquelles les ondes de gravité induites par la propagation d’un tsunami affectent l’ionosphère, comment elles peuvent être détectées et quels paramètres du tsunami peuvent être retrouvés dans les observations ionosphériques. Cette étude concerne essentiellement la propagation trans-océanique des tsunamis : environ une heure est nécessaire pour que l’onde de gravité se développe et apparaisse dans l’ionosphère. Près de la source ce sont surtout les ondes gravito-acoustiques générées par la rupture et le déplacement du sol qui peuvent être observées dès quelques minutes après le séisme. En premier lieu ce travail explore théoriquement les capacités de détection précoce des radars trans-horizon (OTH), grâce au sondage ionosphérique à bas angle d’élévation. Une simulation complète de tracé de rayons dans l’ionosphère a permis de mettre en évidence la capacité des radars OTH de détecter et suivre la propagation d’un tsunami. Le séisme et le tsunami de Tōhoku (Japon) du 11 mars 2011 ont permis d’obtenir pour la première fois des images de luminescence atmosphérique à 630:0 nm de l’onde de gravité générée par le tsunami. Une modélisation complète du couplage entre océan-atmosphère-ionosphère et de la conséquente variation de luminescence a été mise en oeuvre pour valider les modèles et confirmer le lien entre les observations expérimentales de luminescence et la propagation du tsunami. Deux techniques satellitaires novatrices basées sur la détection passive de signaux GNSS sont étudiées : la réflectométrie et l’occultation radio. De futures missions spatiales, utilisant pleinement les signaux des différentes constellations GNSS pourront fournir de nouvelles mesures altimétriques et de TEC sur les océans. La réponse de ces systèmes a été analysée pour l’étude de cas du tsunami de Tōhoku. Il a été aussi possible de détecter expérimentalement pour la première fois l’onde de gravité générée par le tsunami dans les données des satellites COSMIC. L’ensemble de ces techniques de sondage ionosphérique apportent des informations additionnelles sur la propagation des tsunamis et des ondes de gravité et pourront jouer un rôle complémentaire dans les systèmes de surveillance et d’alerte des tsunamis.