Monitoring changes in coastal sea levels is necessary given the impacts of climate change. Information on the sea level and its changes are important parameters in connection to climate change processes. In this study, radar altimetry data from successive satellite missions, European Remote Sensing-2 (ERS-2), Jason-1, Envisat, Jason-2, and Satellite with ARgos and ALtiKa (SARAL), were used to measure sea surface heights (SSH). Altimetry-derived SSH was validated for the southern Bay of Biscay, using records from seven tide gauges located along the French Atlantic coast. More detailed comparisons were performed at La Rochelle, as this was the only tide gauge whose records covered the entire observation period for the different radar altimetry missions. The results of the comparison between the altimetry-based and in-situ SSH, recorded from zero to five kilometers away from the coast, had root mean square errors (RMSE) ranging from 0.08 m to 0.21 m, 0.17 m to 0.34 m, 0.1 m to 0.29 m, 0.18 m to 0.9 m, and 0.22 m to 0.89 m for SARAL, Jason-2, Jason-1, ENVISAT, and ERS-2, respectively. Comparing the missions on the same orbit, ENVISAT had better results than ERS-2, which can be accounted for by the improvements in the sensor mode of operation, whereas the better results obtained using SARAL are related to the first-time use of the Ka-band for an altimetry sensor. For Jason-1 and Jason-2, improvements were found in the ocean retracking algorithm (MLE-4 against MLE-3), and also in the bi-frequency ionosphere and radiometer wet troposphere corrections. Close to the shore, the use of model-based ionosphere (GIM) and wet troposphere (ECMWF) corrections, as applied to land surfaces, reduced the error on the SSH estimates.

In this study, three months of records (January–March 2010) that were acquired by a geodetic Global Navigation Satellite Systems (GNSS) station from the permanent network of RGP (Réseau GNSS Permanent), which was deployed by the French Geographic Institute (IGNF), located in Socoa, in the south of the Bay of Biscay, were used to determine the tide components and identify the signature of storms on the signal to noise ratio (SNR) during winter 2010. The Xynthia storm hit the French Atlantic coast on the 28th of February 2010, causing large floods and damages from the Gironde to the Loire estuaries. Blind separation of the tide components and of the storm signature was achieved while using both a singular spectrum analysis (SSA) and a continuous wavelet transform (CWT). A correlation of 0.98/0.97 and root mean square error (RMSE) of 0.21/0.28 m between the tide gauge records of Socoa and our estimates of the sea surface height (SSH) using the SSA and the CWT, respectively, were found. Correlations of 0.76 and 0.7 were also obtained between one of the modes from the SSA and atmospheric pressure from a meteorological station and a mode of the SSA. Particularly, a correlation reaches to 0.76 when using both the tide residual that is associated to surges and atmospheric pressure variation.

Altimétrie spatiale, réflectométrie GNSS et surcotes marines: L'objectif de ce travail a été de développer une méthodologie de télédétection novatrice, s'appuyant sur des plateformes existantes, de suivi des principaux facteurs influençant la dynamique côtière. Lors de mon étude j'ai développé des suivis basés sur un outil classique: l'altimétrie satellitaire. Mon approche s'est appuié sur les nouvelles missions spatiales dont j'ai évalué l'apport sur la zone côtière qui est la plus critique qui est la plus critique du point de vue socio-économique. J'ai plus spécifiquement regardé la façade atlantique entre La Rochelle et Bayonne. Je me suis ensuite intéressée à une technique originale basée sur la réflexion des ondes GNSS (GNSS-R). Ces outils nous permettent de surveiller précisément les diverses ondes de marée et de détecter des phénomènes plus singuliers comme la tempête Xynthia (2010) qui a affectée le Sud de l'Europe. Ces outils démontrent qu'il est possible aussi de suivre la dynamique côtière liée aux variations de houle et son impact sur l'érosion côtière, et même les effets de la forte dépression atmosphérique associée à Xynthia et qui a eu un impact visible sur le niveau local de l'océan atlantique. Ma thèse repose sur deux approches complémentaires basées sur deux échelles d'analyse, l'une globale associée à l'altimétrie satellitaire l'autre plus locale, dédiée à la détection des évènements extrêmes et basée sur le réflectométrie. La première étude s'appuie sur différentes missions altimétriques et nous a permis de suivre les variations du niveau de la mer de la côte atlantique française au Sud du golfe de Gascogne durant la période de 1995-2015. Les données SARAL, dont l'empreinte au sol au de l'ordre de 6 km, montrent qu'il est maintenant possible de s'approcher de la bande côtière jusqu'à ~10km avec une grande précision (~20cm). La seconde application repose sur le GNSS-R que nous avons utilisé pour suivre la partie protégée de la baie de Saint Jean de Luz. Là encore les résultats sont exceptionnels puisqu'ils nous ont permis de suivre l'impact de la tempête Xynthia. J'ai ainsi mis en évidence qu'il était possible avec un seul instrument de suivre les effets des marées, et les effets des surcotes marines qui, associées à l'impact de la pression atmosphérique, donnent une bonne corrélation (R=0.8 entre la composante RC3 et les surcôtes, et R=0.72 avec la pression atmosphérique) durant la tempête. Enfin nous avons aussi regardé ce qui se passe lors de la transition eaux continentales/océaniques pour les deltas du Fleuve Rouge et du Mékong (Vietnam). Et mêmes si les séries temporelles sont assez courtes, les résultats sont plus qu'encourageant puisqu'ils nous ont permis de de suivre les épisodes de crues associées à deux tempêtes tropicales (Mirinae et Nida) et de mesurer le retard entre les chutes de pluies et la propagation de l'onde crue qui montre dans le cas présent un délai de de 48h pour Nida. Grâce au déploiement dans de nombreux pays de réseaux GNSS permanents, cette technique peut être appliquée lorsqu'une station GNSS permanente est située près du rivage. L'approche GNSS-R peut être alors utilisée pour le suivi des variations du niveau de la mer mais aussi l'impact d'évènements extrêmes. Pour cela nous avons utilisé 3 mois d'enregistrements (janv-mars 2010) de la station GNSS de Socoa, pour déterminer les composantes, court terme, de la marée dans les signaux GNSS-R et pour identifier la tempête Xynthia.