Soutenance de thèse de Alexis BOTTERO

Contexte sociétal, économique et/ou industriel: Les ondes T sont des signaux acoustiques, souvent générés par les séismes, qui voyagent dans l'océan sur de longues distances. Nous savons depuis de nombreuses années que leur propagation est fortement liée aux propriétés des milieux marins qu'elles traversent dont notamment la température. Cependant leur comportement est encore en grande partie méconnu. Mieux comprendre ce phénomène peut donc apporter des informations clés pour l'étude des séismes en région océanique mais aussi pour l'étude des océans et la surveillance du réchauffement climatique. Contexte Scientifique: Les ondes T ont été découvertes dans les années 1950 et ont été activement étudiées depuis. Parmi les applications passées classiques liées à l'utilisation de ces ondes on peut citer la découverte du volcan sous-marin Macdonald, les travaux de Munk sur le réchauffement global des océan, l'étude du grand séisme de Sumatra-Andaman de 2004, la surveillances des océans dans le cadre du Traité d'interdiction complète des essais nucléaires ou l'étude des dorsales océaniques. Ces applications ont montrées le potentiel scientifique de l'étude de ces ondes mais ont aussi décrit les limites actuelles de notre compréhension. En effet leur mécanisme complexe rend leur étude mathématique ardue et les moyens informatiques nécessaires à des simulations numériques précises n'étaient pas disponibles jusqu’à récemment. Aujourd'hui, grâce à l'évolution exponentielle de la puissance de calcul et aux grands projets collaboratifs pour la simulations des ondes séismiques, ce genre de simulation devient possible mais peine encore à s'installer dans la communauté d'acoustique sous marine. A la clé pourtant, une meilleure compréhension des ondes T et de nouvelles applications, notamment pour l'étude du réchauffement climatique. Démarche: La simulation d'ondes T réalistes reste un challenge technique de taille nécessitant du matériel de pointe. Parmi les outils possibles le logiciel collaboratif SPECFEM développé au Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique de Marseille est particulièrement adapté au calcul massivement parallèle et compte de ce fait plusieurs centaines d’utilisateurs dans des laboratoires de recherche à travers le monde. Il est également l'un des douze programmes de référence utilisés par l'UEABS (Unified European Application Benchmark Suite) pour tester les nouveaux supercalculateurs européens. J'ai, par ailleurs, développé une version de ce code en 2014. C'est donc naturellement grâce à SPECFEM que seront faites mes simulations. J'alternerai entre le travail de développement, afin d'ajouter au logiciel les fonctionnalités nécessaires à mon travail, la réalisation de simulations sur des supercalculateurs et l'analyse des résultats à la lumière d'observations du phénomène in-situ. En effet le sujet s'inscrira dans le cadre d'une collaboration avec le réseau sismique italien.

Societal, economic and / or industrial context: T-waves are acoustic signals, often generated by earthquakes, that travel the ocean over long distances. We have known for many years that their propagation is strongly linked to the properties of the marine environments that they cross, including temperature. However, their behavior is still largely unknown. A better understanding of this phenomenon can therefore provide key information for the study of earthquakes in the ocean region but also for the study of the oceans and the monitoring of global warming. Scientific Context: T waves were discovered in the 1950s and have been actively studied since. Among the classical applications related to the use of these waves are the discovery of the Macdonald submarine volcano, Munk's work on global ocean warming, the study of the Great Sumatra-Andaman earthquake of 2004, the monitoring of the oceans under the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty or the study of ocean ridges. These applications have shown the scientific potential of studying these waves but have also described the current limits of our understanding. Indeed their complex mechanism makes their mathematical study arduous and the computer means necessary for precise numerical simulations were not available until recently. Today, thanks to the exponential evolution of computational power and large collaborative projects for simulating seismic waves, this kind of simulation becomes possible, but it is still difficult to settle in the submarine acoustics community. However, on top of everything, there is a better understanding of T waves and new applications, particularly for the study of global warming. Approach: The simulation of realistic T waves remains a technical challenge requiring advanced equipment. Among the possible tools, the collaborative software SPECFEM developed at the Laboratory of Mechanics and Acoustics of Marseille is particularly adapted to massively parallel computation and thus accounts for several hundred users in research laboratories among the world. It is also one of twelve reference programs used by the EUABS (Unified European Application Benchmark Suite) to test the new European supercomputers. I also developed a version of this code in 2014. It is therefore with SPECFEM that my simulations will be made. I will alternate between development work, in order to add to the software the functionalities necessary for my work, the realization of simulations on supercomputers and the analysis of the results in light of the observations of the phenomenon in situ. The subject will be part of a collaboration with the Italian seismic network.