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Theses

Assimilation of geomagnetic data into dynamo models, an archeomagnetic study

Résumé : Le champ magnétique mesuré à la surface de la Terre résulte de la superposition de plusieurs sources, dont la principale est celle du noyau. Le champ magnétique du noyau terrestre est généré par une dynamo naturelle qui évolue sur différentes échelles de temps. Pour extraire des informations sur les phénomènes se déroulant à des échelles de temps séculaires à millénaires, nous utilisons des données archéomagnetiques. L'inhomogénéité spatio-temporelle des données archéomagnetiques actuellement cataloguées fait pourtant obstacle à une inversion robuste du champ magnétique du noyau. Pour modéliser ce champ, des contraintes a priori sur la complexité du champ sont généralement imposées. Nous proposons une alternative en introduisant des informations a priori issues de simulations numériques de la dynamo terrestre. Cette étude est divisée en deux parties. Dans la première partie, les aspects statiques de cette inversion sont étudiés ainsi que leurs impacts sur la modélisation du champ archéomagnétique terrestre. L’information a priori, créée à partir d’un modèle de dynamo, est reliée aux données en surface d’orientation et d’intensité du champ magnétique par des opérateurs d’observation non-linéaires ou linéarisés. Le champ moyen est ainsi estimé (ou analysé) à l’issue de cette expérience. En combinant les résultats obtenus aux données archéomagnetiques des trois derniers millénaires, il est possible de quantifier leur capacité à reconstruire le champ magnétique. Les résultats ont démontré que le champ archéomagnétique est bien reconstruit jusqu’au degré 3 d’harmoniques sphériques pour le premier millénaire avant JC, jusqu’au degré 4 pour le premier millénaire après JC et jusqu’au degré 5 pour le dernier millénaire. La seconde partie de cette étude explore les apports de l’utilisation des méthodes séquentielles d’assimilation de données sur l’estimation du champ archéomagnétique. Dans ce contexte, l’inversion effectuée dans la première partie de la thèse est propagée dans le temps par un modèle numérique de la dynamo terrestre en cycles consécutifs de prévisions et analyses. L’utilisation de cette méthode a permis l’estimation non seulement des variables observables, mais aussi de celles typiquement inaccessibles, telles que le champ magnétique en profondeur, l’écoulement au noyau et la anomalie de densité. Cette assimilation fut testée dans le contexte d'expériences jumelles en utilisant des données synthétiques de type archéomagnétique, Les résultats obtenues se sont montrés performants en terme de précision sur l’état du noyau, même quand les observations n'étaient disponibles que dans un seul hémisphère. Ceux-ci devraient permettre l'utilisation de vraies observations archéomagnétiques et d’étudier ainsi les processus physiques ayant lieu dans le noyau sur des échelles temporelles séculaires.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01636599
Contributor : Sabrina Sanchez <>
Submitted on : Thursday, November 16, 2017 - 5:08:03 PM
Last modification on : Friday, March 27, 2020 - 2:13:08 AM
Document(s) archivé(s) le : Saturday, February 17, 2018 - 2:13:36 PM

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  • HAL Id : tel-01636599, version 1

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Sabrina Sanchez. Assimilation of geomagnetic data into dynamo models, an archeomagnetic study. Geophysics [physics.geo-ph]. Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), France, 2016. English. ⟨tel-01636599⟩

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