Caractéristiques des masses d'eau, transport de masse et variabilité de la circulation océanique en mer de corail (Pacifique sud-ouest) PDF Download
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Book Description
Les eaux du gyre subtropical du Pacifique sud sont majoritairement transportées vers l'ouest par le Courant Equatorial Sud (SEC) situé entre 2°S et 30°S. Se dirigeant vers l'équateur via les courants de bord ouest, les eaux de thermocline (~300 m de profondeur) ont notamment été identifiées comme contribuant à la modulation basse fréquence du phénomène climatique El Niño-Oscillation Australe (ENSO). Initialement large et zonal, le SEC se divise en plusieurs jets et courants de bord ouest à la rencontre des archipels de Fidji (18° S-180° E), du Vanuatu (16°S-168° E), de la Nouvelle Calédonie (22° S-165° E) et des côtes australiennes. Entre 10° S et 20° S, ces eaux entrent en mer de Corail sous la forme de deux jets zonaux: le Jet Nord Calédonien (18° S-16° S) et le Jet Nord Vanuatu (14° S-11° S). Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés à documenter la circulation océanique à l'aide de données hydrologiques issues de campagnes océanographiques (1993-2010) en adoptant deux méthodes d'inversion: le " modèle inverse en boite " et l'" analyse multi-paramétrique optimale ". Nous avons ensuite abordé la variabilité interannuelle pour replacer ces analyses et déterminer les impacts sur la circulation. Dans la première partie, nous avons étudié des situations synoptiques afin de mettre en évidence le Courant Est Calédonien alimentant le Jet Nord Calédonien. Ces deux courants similaires sont fins (100 km) et profonds (0-1000 m) et transportent environ 15 Sv (1 Sverdrup = 106 m3.s-1). Plus au nord, le Jet Nord Vanuatu est plus large (~300 km) et moins profond (0-500 m); il transporte environ 20 Sv. Ces eaux se dirigent vers l'Australie où elles alimentent la mer des Salomon par l'intermédiaire du Sous-courant Côtier de Nouvelle Guinée estimé à 30 Sv. Ces analyses, au cours desquelles nous avons appliqué la méthode du modèle inverse en boite, montrent que ces structures de courants sont caractérisées par les propriétés des masses d'eau. Dans une deuxième partie, à l'aide d'une analyse multi-paramétrique optimale avec les paramètres (T, S, et O2), nous nous sommes focalisés sur les masses d'eau en établissant un lien avec la circulation dynamique. Nous avons mis en évidence le tra jet et le mélange des eaux intermédiaires et des eaux de thermocline. Dans la thermocline, l'alimentation du Sous-courant Côtier de Nouvelle Guinée est essentiellement assurée par les masses d'eau transportées par le Jet Nord Vanuatu, tandis que les eaux intermédiaires sont issues du Jet Nord Calédonien. Cette vision complémentaire de la circulation océanique alimentant la bande équatoriale montrent que les eaux intermédiaires sont principalement transportées par les courants profonds tandis que les eaux de thermocline sont issues majoritairement du Jet Nord Vanuatu. Dans une troisième partie, la variabilité de la circulation océanique est analysée sur la période 1993-2010 à l'aide d'une simulation numérique au 1/10 et d'une méthode de reconstruction de profils hydrologiques utilisant les données satellitaires. Nous montrons que la variabilité interannuelle du SEC suit de trois mois le phénomène ENSO, et qu'elle est dominée par la variabilité du Jet Nord Vanuatu. Contrôlée par les vents, la variabilité du SEC est associée à une modulation de la pente de la thermocline, qui induit une intensification de 6 ± 4 Sv suite à un évènement El Niño et un ralentissement de 4 ± 4 Sv après un évènement La Niña. Nous montrons également que la modulation de la thermocline entraîne l'apparition d'anomalies de température et de salinité, susceptibles d'être transmises vers la bande équatoriale. Ce travail de thèse a ainsi permis d'augmenter la compréhension de la circulation régionale et fournit de nouvelles pistes d'investigations pour l'étude de la dynamique de la mer de Corail.
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Les eaux du gyre subtropical du Pacifique sud sont majoritairement transportées vers l'ouest par le Courant Equatorial Sud (SEC) situé entre 2°S et 30°S. Se dirigeant vers l'équateur via les courants de bord ouest, les eaux de thermocline (~300 m de profondeur) ont notamment été identifiées comme contribuant à la modulation basse fréquence du phénomène climatique El Niño-Oscillation Australe (ENSO). Initialement large et zonal, le SEC se divise en plusieurs jets et courants de bord ouest à la rencontre des archipels de Fidji (18° S-180° E), du Vanuatu (16°S-168° E), de la Nouvelle Calédonie (22° S-165° E) et des côtes australiennes. Entre 10° S et 20° S, ces eaux entrent en mer de Corail sous la forme de deux jets zonaux: le Jet Nord Calédonien (18° S-16° S) et le Jet Nord Vanuatu (14° S-11° S). Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés à documenter la circulation océanique à l'aide de données hydrologiques issues de campagnes océanographiques (1993-2010) en adoptant deux méthodes d'inversion: le " modèle inverse en boite " et l'" analyse multi-paramétrique optimale ". Nous avons ensuite abordé la variabilité interannuelle pour replacer ces analyses et déterminer les impacts sur la circulation. Dans la première partie, nous avons étudié des situations synoptiques afin de mettre en évidence le Courant Est Calédonien alimentant le Jet Nord Calédonien. Ces deux courants similaires sont fins (100 km) et profonds (0-1000 m) et transportent environ 15 Sv (1 Sverdrup = 106 m3.s-1). Plus au nord, le Jet Nord Vanuatu est plus large (~300 km) et moins profond (0-500 m); il transporte environ 20 Sv. Ces eaux se dirigent vers l'Australie où elles alimentent la mer des Salomon par l'intermédiaire du Sous-courant Côtier de Nouvelle Guinée estimé à 30 Sv. Ces analyses, au cours desquelles nous avons appliqué la méthode du modèle inverse en boite, montrent que ces structures de courants sont caractérisées par les propriétés des masses d'eau. Dans une deuxième partie, à l'aide d'une analyse multi-paramétrique optimale avec les paramètres (T, S, et O2), nous nous sommes focalisés sur les masses d'eau en établissant un lien avec la circulation dynamique. Nous avons mis en évidence le tra jet et le mélange des eaux intermédiaires et des eaux de thermocline. Dans la thermocline, l'alimentation du Sous-courant Côtier de Nouvelle Guinée est essentiellement assurée par les masses d'eau transportées par le Jet Nord Vanuatu, tandis que les eaux intermédiaires sont issues du Jet Nord Calédonien. Cette vision complémentaire de la circulation océanique alimentant la bande équatoriale montrent que les eaux intermédiaires sont principalement transportées par les courants profonds tandis que les eaux de thermocline sont issues majoritairement du Jet Nord Vanuatu. Dans une troisième partie, la variabilité de la circulation océanique est analysée sur la période 1993-2010 à l'aide d'une simulation numérique au 1/10 et d'une méthode de reconstruction de profils hydrologiques utilisant les données satellitaires. Nous montrons que la variabilité interannuelle du SEC suit de trois mois le phénomène ENSO, et qu'elle est dominée par la variabilité du Jet Nord Vanuatu. Contrôlée par les vents, la variabilité du SEC est associée à une modulation de la pente de la thermocline, qui induit une intensification de 6 ± 4 Sv suite à un évènement El Niño et un ralentissement de 4 ± 4 Sv après un évènement La Niña. Nous montrons également que la modulation de la thermocline entraîne l'apparition d'anomalies de température et de salinité, susceptibles d'être transmises vers la bande équatoriale. Ce travail de thèse a ainsi permis d'augmenter la compréhension de la circulation régionale et fournit de nouvelles pistes d'investigations pour l'étude de la dynamique de la mer de Corail.
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DANS CETTE THESE, UN MODELE NUMERIQUE DE CIRCULATION GENERALE OCEANIQUE EST MIS EN UVRE DANS LE BUT D'EFFECTUER UNE ETUDE DE LA VARIABILITE INTERANNUELLE ET DECENNALE DE LA CIRCULATION THERMOHALINE DE L'OCEAN ATLANTIQUE. LE MODELE PERMET LA COMMUNICATION AVEC LES OCEANS VOISINS A L'AIDE DES FRONTIERES OUVERTES AU PASSAGE DE DRAKE ET A 30\E ENTRE L'AFRIQUE ET L'ANTARCTIQUE. LA SIMULATION DES TRACEURS CFC PRESENTE UN OUTIL DIAGNOSTIQUE SUPPLEMENTAIRE POUR SUIVRE LES MASSES D'EAU. UNE ETUDE DE LA CIRCULATION SIMULEE EN FORCAGE CLIMATOLOGIQUE MONTRE LA CAPACITE DU MODELE DE REPRODUIRE DE MANIERE REALISTE LES CARACTERISTIQUES DE LA CIRCULATION GENERALE. LES TRANSPORTS MERIDIENS INTEGRES, VARIABLES IMPORTANTES POUR LE ROLE DE L'OCEAN DANS LE SYSTEME DU CLIMAT, SONT EN ACCORD AVEC DES OBSERVATIONS ET D'AUTRES ETUDES NUMERIQUES. DES ETUDES DE SENSIBILITE MONTRENT QUE LE CHOIX DES CONDITIONS AUX FRONTIERES OUVERTES EST TRES IMPORTANT POUR UNE SIMULATION REALISTE, ET QU'UNE MODIFICATION TRES LOCALE DANS LA REPRESENTATION DE LA TOPOGRAPHIE DE FOND PEUT PROVOQUER DES CHANGEMENTS INPORTANTS DE LA CIRCULATION GENERALE SIMULEE. A PARTIR DE L'ETAT FOURNI PAR LES SIMULATIONS EN FORCAGE CLIMATOLOGIQUE, LE MODELE EST FORCE PAR LES FLUX ATMOSPHERE-OCEAN ISSUS DE LA REANALYSE NCEP/NCAR QUI COUVRENT LA PERIODE DE 1958 A 1997 POUR ETUDIER LA REACTION DE L'OCEAN A UN FORCAGE VARIANT DE FACON INTERANNUELLE. L'ANALYSE DES RESULTATS SE CONCENTRE SUR DES PHENOMENES DANS L'ATLANTIQUE NORD QUI SONT COMPARES AUX OBSERVATIONS DE LA MEME PERIODE. LES SIMULATIONS METTENT EN EVIDENCE UNE REACTION DE LA CIRCULATION OCEANIQUE AUX TENDANCES A LONG TERME DU FORCAGE ATMOSPHERIQUE, CARACTERISE PAR L'OSCILLATION NORD-ATLANTIQUE. CETTE REACTION COMPREND UN RENFORCEMENT DE LA CIRCULATION MERIDIENNE D'OVERTURNING ET DU TRANSPORT MERIDIEN DE CHALEUR. LES VARIATIONS INTERANNUELLES SONT REFLETES PAR DES VARIATIONS DE LA TEMPERATURE ET DE LA SALINITE DES MASSES D'EAU FORMEES DANS DES REGIONS SUBPOLAIRES, VARIATIONS QUI SONT TRANSMISES EN PROFONDEUR ET VERS LE GYRE SUBTROPICAL PAR LA PROPAGATION DE CES MASSES D'EAU DANS LA BRANCHE PROFONDE DE LA CELLULE D'OVERTURNING. LES SIMULATIONS MONTRENT EGALEMENT UNE FORTE INFLUENCE DES VARIATIONS DU TRANSPORT DE L'EAU DE MER DU LABRADOR VERS LE SUD SUR LES VARIATIONS DE LA CIRCULATION D'OVERTURNING QUI EST PLUS MARQUEE PENDANT LES PERIODES DE FAIBLE OVERTURNING.
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La variabilité de la circulation profonde en Atlantique Nord est étudiée dans le contexte du changement climatique à l’aide des traceurs transitoires halocarbonés (CFC-11, CFC-12, CFC-113 et CCI4). Des campagnes hydrographiques datant de 1991 à 2006 sont utilisées, d’une part pour étudier la formation de masses d’eau de l’Atlantique Nord : l’eau de la Mer de Méditerranée (MSW) et l’eau de la Mer du Labrador (LSW), et, d’autre part, pour étudier la variation des propriétés et du transport des masses d’eau profondes en Atlantique Nord. L’étude de la MSW montre la présence d’une masse d’eau peu oxygénée, avec une forte concentration de silicate dans le Golfe de Cadi caractéristique de l’eau Antarctique Intermédiaire, Elle entre dans la formation de la veine inférieure de la MSW. L’étude de la uLSW dan la Mer d’lmminger met en évidence la variabilité des sites de formation de cette eau, Elle se forme tous les ans en Mer du Labrador et peut s’étendre vers le nord au Sud Groenland (observé 2005). Elle se forme également en Mer d’lmminger en 2002 et 2005. Les eaux de la LSW présentent une forte variation depuis les années 1990. Il est observé un changement de régime des profondeurs de convection associé à une diminution du transport de CFC-1 1 due à cette eau. Les caractéristiques de l’eau de débordement du détroit du Danemark (DSOW) en Mer d ‘Imminger dépendent du mélange, notamment de la présence de l’eau de surface polaire. Finalement, l’étude des flux de CFC-11 au nord de la section Ovide met en évidence une diminution des échanges océan-atmosphère en 2006 due à une diminution de la couche de mélange, entraînant une diminution de l’assimilation de CO2.
Author: James F. Gallagher Publisher: ISBN: Category : Ocean currents Languages : en Pages : 90
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A delineation of the boundaries of the subsurface water masses of the Indian Ocean is accomplished by means of temperature-salinity graphs of oceanographic stations which are located along intersecting cross-sectional lines. Circulation and properties of the surface water as well as the deep and bottom water are discussed. (Author).
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VIS A VIS DE LA CIRCULATION OCEANIQUE A L'ECHELLE PLANETAIRE, LA FRONTIERE EST DE L'OCEAN INDIEN REPRESENTE L'UNIQUE ECHANGEUR INTER-OCEANIQUE DANS LE DOMAINE TROPICAL. PAR DES MESURES DIRECTES OU A L'AIDE DE MODELES DE CIRCULATION GENERALE OCEANIQUE, ON SAIT QUE LES TRANSFERTS DE MASSE ET DE CHALEUR DANS CETTE REGION SONT IMPORTANTS POUR L'ESTIMATION DES BILANS OCEANIQUES MONDIAUX ET POUR LE COUPLAGE OCEAN-ATMOSPHERE DANS LA DYNAMIQUE DU CLIMAT. UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES ECHANGES DE MASSES D'EAU DANS LA REGION EST DE L'OCEAN INDIEN APPARAIT DONC PRIMORDIALE POUR LES PROBLEMATIQUES CLIMATIQUES A MOYEN TERME ET POUR ESTIMER, AU NIVEAU MONDIAL, DES BILANS DE CHALEUR ET GEOCHIMIQUES COHERENTS. C'EST DANS CE CONTEXTE QUE LE PROGRAMME JADE (JAVA AUSTRALIA DYNAMIC EXPERIMENT) INSCRIT DANS LE PROGRAMME INTERNATIONAL WOCE (WORLD OCEAN CIRCULATION EXPERIMENT) A ETE DEVELOPPE LORS DE DEUX CAMPAGNES OCEANOGRAPHIQUES AU COURS DE DEUX SAISONS OPPOSEES (AOUT 1989 ET FEVRIER-MARS 1992). L'ETUDE DES DIFFERENTS PARAMETRES HYDROLOGIQUES ET GEOCHIMIQUES MESURES AU COURS DES DEUX CAMPAGNES A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE UN FRONT SAILLANT SITUE A 13\30S ENTRE BALI ET L'AUSTRALIE ET SEPARANT LES EAUX INDONESIENNES DES EAUX SUD INDIENNES. ISSUE DU MELANGE DES EAUX DE LA MER ROUGE ET DE LA MER D'ARABIE, L'EAU INTERMEDIAIRE DU NORD-OUEST DE L'OCEAN S'ECOULE LE LONG DES COTES DE SUMATRA ET DE JAVA AVANT DE S'INFILTRER AU NORD DU FRONT HYDROLOGIQUE DANS LES PREMIERS DETROITS INDONESIENS. L'UTILISATION D'UNE ANALYSE MULTIPARAMETRIQUE OMPA (OPTIMUM MULTIPARAMETER ANALYSIS) A PERMIS DE DETERMINER LA CONTRIBUTION QUANTITATIVE DE CHACUNE DES EAUX-SOURCES PREALABLEMENT DEFINIES. APPLIQUEE AUX DEUX SAISONS, L'ANALYSE MULTIPARAMETRIQUE MONTRE UNE VARIABILITE PRINCIPALEMENT SUR LES EAUX ORIGINAIRES DE L'OCEAN INDIEN. LA CIRCULATION DES EAUX SUD INDIENNES LE LONG DE LA COTE NORD-OUEST AUSTRALIENNE SEMBLE ETRE FAVORISEE DURANT LA MOUSSON DU NW. INVERSEMENT, C'EST AU COURS DE LA MOUSSON DU SE QUE L'ECOULEMENT DE L'EAU NORD INDIENNE ORIGINAIRE DE LA MER ROUGE APPARAIT PLUS IMPORTANTE PRES DE LA COTE DE BALI ET AU SEIN DU DETROIT DE SUNDA. L'INTRODUCTION, DANS L'ANALYSE MULTIPARAMETRIQUE, DES SELS NUTRITIFS ASSOCIES A UNE INCONNUE A PERMIS DE FAIRE UN PREMIER DECOUPLAGE ENTRE LES PROCESSUS PHYSIQUES ET LES PROCESSUS BIOGEOCHIMIQUES.
Author: Angélique Melet Dieudonné Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 243
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In the southwest Pacific, thermocline waters connecting the tropics to the equator via western boundary currents transit throught the Solomon Sea. For this reason, this poorly known sea may modulate the tropical Pacific climate. In this thesis, we implemented a high-resolution model of the Solomon Sea which enabled us to characterize the regional oceanic circulations in the thermocline layer, and their variabilities. We notably showed that part of the New Guinea Coastal Undercurrent waters join the New Ireland Coastal Undercurrent, which partly retroflects to the Equatorial Undercurrent, providing the most direct western noundary-equator connection. The Solomon Sea western boundary currents' seasonal variability results from the combination of equatorial and of Rossby waves dynamics. A lagrangian analysis of the model results enabled us to characterize the pathways followed by the water masses transiting through the Solomon Sea to join the equatorial Pacific, and their transformations. We showed that strong diapycnal mixing occurs and is responsible for a downward heat transfer and for tje erosion of the maximum of salinity of the upper thermocline. The analysis of available and of reprocessed altimetric data enabled us to study the seasonal and interannual variabilities of the circulation in the Solomon Sea. We notably underlined the intensification of the western boundary currents during El Niño events, which counter balance the depletion of the warm pool in the equatorial western Pacific.
Author: Angélique Melet Dieudonné Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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Située au bord du Pacifique tropical sud, la mer des Salomon voit transiter les eaux subtropicales alimentant le Pacifique équatorial. A ce titre, cette région méconnue peut moduler le climat du Pacifique tropical. Dans cette thèse, nous avons implémenté un modèle haute résolution de la mer des Salomon qui nous a permis de caractériser les circulations océaniques de la région dans la thermocline, ainsi que leurs variabilités. Nous avons notamment montré qu'une partie des eaux du New Guinea Costal Undercurrent rejoint le New Irelent Coastal Undercurrent. Ce courant se retroflecte partiellement dans l'Equatorial Undercurrent, produisant une connexion directe à la thermocline équatoriale. Le cycle saisonnier de cette circulation est forcé par le régime des ondes équatoriales au nord, et par le regime des ondes de Rossby au sud et à l'est. Une approche lagrangienne des résultats du modèle nous a permis de caractériser les chemins empruntés par les masses d'eau transitant en mer des Salomon avant de rejoindre le Pacifique équatorial, ainsi que leurs transformations. Nous montrons qu'un fort mélange diapycnal est responsable d'un transfert de chaleur vers le fond et d'une érosion du maximum de salinité présent dans la thermocline. Une approche parallèle d'analyse des observations altimétriques disponibles et de retraitement de données altimétriques nous a permis d'étudier la variabilité de la circulation des mer des Salomon, aux échelles saisonnières et interannuelles. Nous avons notamment mis en évidence l'intensification des courants de bord ouest pendant les évènements El Niño, qui vient compenser la déplétion du volume d'eau chaude du Pacifique équatorial ouest.
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La stabilité du climat actuel est assurée par le transport méridien de chaleur de l'équateur vers les pôles, auquel contribue significativement la circulation océanique méridienne moyenne (notée MOC), qui transporte des masses d’eau formées dans l’Atlantique Nord et dans l’Océan Antarctique en profondeur vers l’équateur. L’objet de cette thèse est de comprendre l'influence de la variabilité du taux de formation d'eau profonde dans l'Atlantique Nord sur la variabilité interannuelle à multidécennale de la MOC. Un modèle analytique est d’abord développé pour étudier les caractéristiques spectrales de la variabilité de la MOC forcée par des fluctuations du taux de formation d'eau profonde dans l'Atlantique Nord. Une simulation réaliste de la circulation dans l'Atlantique Nord de 1953 à 2003 est ensuite utilisée pour déterminer les mécanismes de variabilité de la formation et de l'exportation de l’eau profonde formée dans la gyre subpolaire et leur influence sur la variabilité de la MOC.
Author: Florent Gasparin
Author: Florent Gasparin
Author: JENS-OLAF.. BEISMANN
Author: Essyllt Louarn
Author: James F. Gallagher
Author: Christine Coatanoan
Author: Angélique Melet Dieudonné
Author: Angélique Melet Dieudonné
Author: William D. Barbee
Author: Julie Deshayes
Author: J. Willebrand