Tomographie acoustique en guide d'ondes océanique : de l'utilisation des temps à celle des angles.
Directeur de thèse : Jérôme MARS
Co-directeur de thèse : Barbara NICOLAS
École doctorale : Terre, univers, environnement (TUE)
Spécialité : Océan, Atmosphère, Hydrologie
Structure de rattachement : Autre
Établissement d'origine : Institut des Sciences de l'Ingénieur de Toulon et du Var
Financement(s) : Contrat doctoral ; contrat à durée déterminée
Date d'entrée en thèse : 01/10/2010
Date de soutenance : 09/12/2013
Composition du jury :
Claire PRADA, Institut Langevin, CNRS, Rapporteur
Xavier LURTON, Service Acoustique, Ifremer, Rapporteur
Jean-Pierre SESSAREGO, Laboratoire de Mécanique et d''Acoustique de Marseille, CNRS, Examinateur
Dominique FATTACCIOLLI, SDT/SCN/LSM, DGA Techniques navales, Examinateur
Laurent GUILLON, Institut de Recherche de l''Ecole Navale, Examinateur
Jérôme MARS, Gipsa lab, Grenoble INP, Directeur de thèse
Barbara NICOLAS, Gipsa-lab, CNRS, Co-directrice de thèse
Philippe ROUX, Institut des Sciences de la terre, CNRS, Co-directeur de thèse
Résumé : Dans l'océan, les changements de température induisent des perturbations de la vitesse de propagation des ondes acoustiques. A partir des fluctuations des signaux acoustiques enregistrés, la tomographie acoustique océanique permet d'imager ces perturbations de vitesse du son. Dans un contexte de double antenne de réception et d'émission, cette thèse propose une méthode alternative utilisant la direction de propagation des ondes acoustiques et ses paramètres physiques associés, direction d'arrivée (DA) et direction de départ (DD), plutôt que les temps de propagation (TP) utilisés classiquement. Nous nous plaçons dans un guide d'onde océanique petit fond (~100 m), sur une échelle spatiale entre 1 et 10 km, et une résolution spatiale d'environ 10 m horizontalement et 2 m en profondeur. Dans ce cas, les ondes acoustiques basses fréquences (~1 kHz) se réfléchissent sur les interfaces du guide d'ondes et se propagent entre une source et un récepteur, en suivant des trajectoires multiples. Après extraction des TP, DA et DD par double formation de voies, et dans l'hypothèse de faibles perturbations, nous relions linéairement les variations des TP, DA et DD aux perturbations de la distribution de vitesse du son de manière analytique. Cette formulation, basée sur la physique de la diffraction de Born au 1er ordre, utilise des fonctions appelées : noyaux de sensibilité temps-angles (NSTA). Ainsi après avoir traiter le problème direct, l'utilisation de méthodes d'inversion nous permet alors de retrouver les perturbations de vitesse à partir des variations de TP, DA et DD en utilisant les NSTA. Dans cette thèse, nous montrons que l'inversion utilisant uniquement les angles est identique à celle classiquement réalisée avec les temps. Cette méthode nouvelle de tomographie acoustique, a été validée sur données simulées, et sur des données réelles d'expériences à échelle réduites.
