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LES PROCESSUS DYNAMIQUES ET THERMODYNAMIQUES DU COUPLAGE GLACE-OCEAN SONT ETUDIES A L'AIDE D'UNE HIERARCHIE DE MODELES NUMERIQUES. UN MODELE THERMODYNAMIQUE DE GLACE DE MER OU LE FLUX DE CHALEUR OCEANIQUE EST IMPOSE REVELE L'INFLUENCE DE CE FLUX SUR LE CYCLE SAISONNIER D'EPAISSEUR DE LA GLACE. L'INFLUENCE DE LA DERIVE DE LA GLACE SUR LES BILANS LOCAUX DE FONTE-CONGELATION EST EXAMINEE A L'AIDE D'UN MODELE DYNAMIQUE-THERMODYNAMIQUE DE GLACE DE MER
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LES PROCESSUS DYNAMIQUES ET THERMODYNAMIQUES DU COUPLAGE GLACE-OCEAN SONT ETUDIES A L'AIDE D'UNE HIERARCHIE DE MODELES NUMERIQUES. UN MODELE THERMODYNAMIQUE DE GLACE DE MER OU LE FLUX DE CHALEUR OCEANIQUE EST IMPOSE REVELE L'INFLUENCE DE CE FLUX SUR LE CYCLE SAISONNIER D'EPAISSEUR DE LA GLACE. L'INFLUENCE DE LA DERIVE DE LA GLACE SUR LES BILANS LOCAUX DE FONTE-CONGELATION EST EXAMINEE A L'AIDE D'UN MODELE DYNAMIQUE-THERMODYNAMIQUE DE GLACE DE MER
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Le but de cette thèse est l'exploitation d'un modèle couple atmosphère, océan superficiel, glace de mer, pour l'étude des interactions entre l'océan de surface et l'atmosphère. Le modèle couple qui n'avait jamais été testé auparavant est décrit dans une première partie (chapitre 2). Un intérêt particulier est porté au terme qui représente le transport de chaleur par les océans: son impact sur la thermodynamique de l'océan et sur la représentation générale de est analysé (chapitre 3). Le chapitre 4 est consacré à l'analyse des résultats du modèle à l'échelle saisonnière. Le comportement du modèle est satisfaisant et stable dans sa représentation du cycle annuel. Mais il existe des anomalies systématiques. Grâce à des études de sensibilité diverses, l'origine de ces anomalies est mieux cernée. Mais l'intérêt de ces expériences est plus large puisqu'elles permettent de révéler certains facteurs prépondérants du couplage (interaction océan-rayonnement, friction du vent en surface) et de mieux comprendre les interactions entre l'océan de surface (ou la glace de mer) et l'atmosphère. Enfin, le dernier chapitre (chapitre 5) fait l'analyse de la dérive climatique subie par notre modèle. On obtient des résultats originaux, au sens ou on met en évidence une composante lente atmosphérique qui déstabilise le système climatique pendant les cinq premières années de simulation. En particulier, on touche au problème de la représentation des propriétés radiatives des nuages hauts (cirrus) dans la région équatoriale: ces interactions nuage-rayonnement sont des phénomènes cruciaux mais néanmoins peu connus, pour la sensibilité des modèles de climat à des perturbations
Author: Nicolas Jourdain Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 167
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Dans le cadre du réchauffement climatique, la prédiction de la hausse du niveau des mers est un défit majeur. La contribution du bilan de masse de surface de l'Antarctique constituerait la seule contribution négative à la hausse du niveau des mers. D'un autre côté, la dynamique de la calotte pourrait réagir de façon non linéaire au changement climatique, et entrainer une accélération et un amincissement de certains glaciers (Meehl et al. 2007). Pour ces deux raisons, il convient de connaître précisément le climat de l'Antarctique. Les Modèles de climat globaux reproduisent mal certain aspects du climat Antarctique : les précipitations sont surestimées à cause de la topographie côtière trop lisse ; le bilan d'énergie en surface est mal représenté car les processus physiques impliquant la neige sont représentés de façon trop grossière. C'est pourquoi nous nous intéressons à la modélisation régionale, qui offre une meilleure résolution et une meilleure représentation des processus physiques. Le climat de l'Antarctique implique la glace de mer, dont l'extension modifie par exemple l'humidité diponible pour l'atmosphère. Mais l'ensemble de l'océan joue également un rôle, car la formation d'eau dense près des côtes engendre des échanges relativement rapides entre la surface et l'océan profond. C'est pourquoi nous avons choisi de créer un modèle régional couplé atmosphère - glace de mer - océan. Le but de cette thèse est uniquement de développer et d'évaluer un tel modèle. Pour l'atmosphère, nous utilisons le Modèle Atmosphérique Régional (MAR, Gallee et al. 2005). Ce modèle a été spécialement développé pour les régions polaires. Il se distingue des autres modèles climatiques régionaux par sa représentation élaborée de la neige, et par une représentation interactive de la neige soufflée par le vent. Pour l'océan et la glace de mer, nous utilisons NEMO (Nucleus for European Modeling of the Ocean), constitué de OPA-9 (Océan PArallélisé, Madec 2007) et de LIM-2 (Louvain Ice Model, Fichefet 1997). Le modèle d'océan utilise une paramétrisation élaborée de la diffusion turbulente le long des isopycnes et de la diffusion verticale. Le modèle de glace de mer utilise un modèle thermodynamique à trois couches, des équations dynamiques basées sur la rhéologie visco-plastique. Enfin, MAR et NEMO sont couplés grâce au logiciel OASIS-3 (Valcke et al. 2003). Le modèle résultant est appelé TANGO, pour Triade Atmosphère-Neige, Glace de mer, Océan. Avant d'analyser des simulations de TANGO, il convient de connaître précisément le comportement de chacun des modèles lorsqu'ils sont forcés par des données. Dans un premier temps, nous testons la sensibilité de MAR à la représentation de la rugosité orographique. En simulant un cas de la littérature, nous montrons que MAR est capable de simuler des cyclones de méso-échelle ; nous montrons ensuite que le rôle des vents catabatiques côtiers dans la cyclogenèse est faible devant le rôle de l'écoulement synoptique, contrairement à ce que conjecturaient les travaux précédents. Comme les vents catabatiques côtiers dépendent fortement de la rugosité orographique des Montagnes Transantarctiques, les polynies de TANGO pourraient en dépendre ; c'est pourquoi nous avons réglé ce paramètre de façon à avoir des vents côtiers en accord avec les relevés des stations météorologiques. Enfin, nous montrons que la fraction de glace de mer a peu d'influence sur la circulation atmosphérique, probablement parce que notre méthode ne modifie pas la position des fronts de glace. Estimer l'apport du couplage s'avère compliqué, car une partie du comportement de TANGO vient effectivement des rétroactions physiques permises par le couplage, mais une autre partie vient du changement de "forçages". En effet, MAR voit habituellement la glace de mer se SSM/I, et NEMO voit habituellement des champs atmosphériques issus des réanalyses ERA-40 ; dans TANGO, MAR voit donc les défauts de NEMO, et inversement. Pour évaluer la capacité de TANGO à représenter des rétroactions physiques, nous avons donc réalisé un jeu de simulations dans lequel MAR est forcé par les champs de surface de NEMO, et NEMO est forcé par les champs de surface de MAR. Les comparaisons entre ces simulations et les simulations couplées montrent que la couverture de glace de mer de TANGO diffère de celle de NEMO forcé par MAR, ce qui prouve que des rétroactions sont représentées. Dans le détail, nous identifions également une rétroaction impliquant la glace produite dans une polynie à l'automne, et une rétroaction impliquant les précipitations et la température de surface de l'océan. Finalement, l'ensemble des évaluations de MAR sur l'océan ont permis des améliorations très récentes de MAR : H. Gallée a ainsi amélioré la prise en compte des nuages aux frontières, et les flocons de neige ont été introduits dans le schéma radiatif de façon à mieux simuler les températures de la couche limite sur la calotte. Ceci améliore également le comportement de TANGO. Cette étude souligne également l'importance du couplage, puisque la solution couplée diffère de la solution forcée, toutes paramétrisations étant égales. Nous concluons donc qu'il est nécessaire de poursuivre l'utilisation de TANGO. Ces travaux ouvrent d'abord des perspectives à court terme, puisqu'il faudra analyser le détail des rétroactions mises en \oe uvre de façon à tenter de mieux comprendre le climat de l'Antarctique. Ensuite, TANGO pourra \^etre utilisé à petite échelle et haute résolution pour l'analyse des polynies et des formations des masses d'eau dense impliquées dans les circulations océaniques profondes. Une autre possibilité sera d'utiliser TANGO à l'échelle de la calotte, de façon à travailler sur la régionalisation du changement climatique en Antarctique. Enfin, à plus long terme, il sera nécessaire de travailler sur le représentation des cavités sous les plate-formes glaciaires dans TANGO.
Author: DAVID.. SALAS Y MELIA Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 203
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LA BANQUISE REPRESENTE UNE COMPOSANTE IMPORTANTE DU SYSTEME CLIMATIQUE TERRESTRE, QU'IL FAUT PRENDRE EN COMPTE AFIN DE TRAITER CONVENABLEMENT LES INTERACTIONS OCEAN-ATMOSPHERE A L'ECHELLE GLOBALE OU PLUS SPECIFIQUEMENT DANS LES REGIONS POLAIRES. LA BANQUISE AFFECTE EN EFFET NOTABLEMENT LES ECHANGES DE CHALEUR, D'EAU ET DE QUANTITE DE MOUVEMENT ENTRE L'ATMOSPHERE ET L'OCEAN. DANS LE BUT DE MODELISER CES INTERACTIONS, UNE PREMIERE ETAPE A CONSISTE A METTRE EN PLACE UN MODELE DE BANQUISE, GELATO, QUI COMPORTE PLUSIEURS DEVELOPPEMENTS ORIGINAUX. CELUI-CI A ETE COUPLE AU MODELE DE CIRCULATION GENERALE OCEANIQUE OPA8.0, DEVELOPPE AU LODYC (PARIS). L'ENSEMBLE AINSI FORME EST FORCE PAR DES FLUX ATMOSPHERIQUES CALCULES PAR LE LOGICIEL BULKY (CERFACS), SELON DES METHODES ISSUES NOTAMMENT DES CAMPAGNES SEMAPHORE ET SOFIA (DUPUIS ET AL., 1997). CELA CONSTITUE UNE PREMIERE ADAPTATION DE CES PARAMETRISATIONS DE FLUX A LA GRANDE ECHELLE. LES TROIS MODELES, COUPLES PAR LE LOGICIEL OASIS DU CERFACS, ONT PERMIS DE REALISER UNE EXPERIENCE DE CONTROLE RESTITUANT CONVENABLEMENT LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES OBSERVEES DE LA CIRCULATION OCEANIQUE GLOBALE ET DES COUVERTURES DE BANQUISE ARCTIQUE ET ANTARCTIQUE. DES EXPERIENCES DE SENSIBILITE AUX FORCAGES ATMOSPHERIQUES, CONDUITES PAR AILLEURS DANS LES MEMES CONDITIONS QUE CELLES DE L'EXPERIENCE DE CONTROLE, ONT ENSUITE NOTAMMENT DEMONTRE QUE L'ETENDUE DE LA BANQUISE DANS LES DEUX HEMISPHERES PRESENTE UNE SENSIBILITE IMPORTANTE A LA TEMPERATURE DE L'AIR, MAIS PLUS LIMITEE AUX AUTRES FORCAGES. D'AUTRES EXPERIENCES, OU L'ON MODIFIE LA PHYSIQUE DE GELATO, DEMONTRENT L'IMPACT IMPORTANT D'UN MODELE DE BANQUISE INTERACTIVE SUR LA CIRCULATION OCEANIQUE GLOBALE. CE SYSTEME COUPLE, DEVELOPPE ET VALIDE
Author: DAVID.. SALAS Y MELIA Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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LA BANQUISE REPRESENTE UNE COMPOSANTE IMPORTANTE DU SYSTEME CLIMATIQUE TERRESTRE, QU'IL FAUT PRENDRE EN COMPTE AFIN DE TRAITER CONVENABLEMENT LES INTERACTIONS OCEAN-ATMOSPHERE A L'ECHELLE GLOBALE OU PLUS SPECIFIQUEMENT DANS LES REGIONS POLAIRES. LA BANQUISE AFFECTE EN EFFET NOTABLEMENT LES ECHANGES DE CHALEUR, D'EAU ET DE QUANTITE DE MOUVEMENT ENTRE L'ATMOSPHERE ET L'OCEAN. DANS LE BUT DE MODELISER CES INTERACTIONS, UNE PREMIERE ETAPE A CONSISTE A METTRE EN PLACE UN MODELE DE BANQUISE, GELATO, QUI COMPORTE PLUSIEURS DEVELOPPEMENTS ORIGINAUX. CELUI-CI A ETE COUPLE AU MODELE DE CIRCULATION GENERALE OCEANIQUE OPA8.0, DEVELOPPE AU LODYC (PARIS). L'ENSEMBLE AINSI FORME EST FORCE PAR DES FLUX ATMOSPHERIQUES CALCULES PAR LE LOGICIEL BULKY (CERFACS), SELON DES METHODES ISSUES NOTAMMENT DES CAMPAGNES SEMAPHORE ET SOFIA (DUPUIS ET AL., 1997). CELA CONSTITUE UNE PREMIERE ADAPTATION DE CES PARAMETRISATIONS DE FLUX A LA GRANDE ECHELLE. LES TROIS MODELES, COUPLES PAR LE LOGICIEL OASIS DU CERFACS, ONT PERMIS DE REALISER UNE EXPERIENCE DE CONTROLE RESTITUANT CONVENABLEMENT LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES OBSERVEES DE LA CIRCULATION OCEANIQUE GLOBALE ET DES COUVERTURES DE BANQUISE ARCTIQUE ET ANTARCTIQUE. DES EXPERIENCES DE SENSIBILITE AUX FORCAGES ATMOSPHERIQUES, CONDUITES PAR AILLEURS DANS LES MEMES CONDITIONS QUE CELLES DE L'EXPERIENCE DE CONTROLE, ONT ENSUITE NOTAMMENT DEMONTRE QUE L'ETENDUE DE LA BANQUISE DANS LES DEUX HEMISPHERES PRESENTE UNE SENSIBILITE IMPORTANTE A LA TEMPERATURE DE L'AIR, MAIS PLUS LIMITEE AUX AUTRES FORCAGES. D'AUTRES EXPERIENCES, OU L'ON MODIFIE LA PHYSIQUE DE GELATO, DEMONTRENT L'IMPACT IMPORTANT D'UN MODELE DE BANQUISE INTERACTIVE SUR LA CIRCULATION OCEANIQUE GLOBALE. CE SYSTEME COUPLE, DEVELOPPE ET VALIDE.
Author: Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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LA BANQUISE REPRESENTE UNE COMPOSANTE IMPORTANTE DU SYSTEME CLIMATIQUE TERRESTRE, QU'IL FAUT PRENDRE EN COMPTE AFIN DE TRAITER CONVENABLEMENT LES INTERACTIONS OCEAN-ATMOSPHERE A L'ECHELLE GLOBALE OU PLUS SPECIFIQUEMENT DANS LES REGIONS POLAIRES. LA BANQUISE AFFECTE EN EFFET NOTABLEMENT LES ECHANGES DE CHALEUR, D'EAU ET DE QUANTITE DE MOUVEMENT ENTRE L'ATMOSPHERE ET L'OCEAN. DANS LE BUT DE MODELISER CES INTERACTIONS, UNE PREMIERE ETAPE A CONSISTE A METTRE EN PLACE UN MODELE DE BANQUISE, GELATO, QUI COMPORTE PLUSIEURS DEVELOPPEMENTS ORIGINAUX. CELUI-CI A ETE COUPLE AU MODELE DE CIRCULATION GENERALE OCEANIQUE OPA8.0, DEVELOPPE AU LODYC (PARIS). L'ENSEMBLE AINSI FORME EST FORCE PAR DES FLUX ATMOSPHERIQUES CALCULES PAR LE LOGICIEL BULKY (CERFACS), SELON DES METHODES ISSUES NOTAMMENT DES CAMPAGNES SEMAPHORE ET SOFIA (DUPUIS ET AL., 1997). CELA CONSTITUE UNE PREMIERE ADAPTATION DE CES PARAMETRISATIONS DE FLUX A LA GRANDE ECHELLE. LES TROIS MODELES, COUPLES PAR LE LOGICIEL OASIS DU CERFACS, ONT PERMIS DE REALISER UNE EXPERIENCE DE CONTROLE RESTITUANT CONVENABLEMENT LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES OBSERVEES DE LA CIRCULATION OCEANIQUE GLOBALE ET DES COUVERTURES DE BANQUISE ARCTIQUE ET ANTARCTIQUE. DES EXPERIENCES DE SENSIBILITE AUX FORCAGES ATMOSPHERIQUES, CONDUITES PAR AILLEURS DANS LES MEMES CONDITIONS QUE CELLES DE L'EXPERIENCE DE CONTROLE, ONT ENSUITE NOTAMMENT DEMONTRE QUE L'ETENDUE DE LA BANQUISE DANS LES DEUX HEMISPHERES PRESENTE UNE SENSIBILITE IMPORTANTE A LA TEMPERATURE DE L'AIR, MAIS PLUS LIMITEE AUX AUTRES FORCAGES. D'AUTRES EXPERIENCES, OU L'ON MODIFIE LA PHYSIQUE DE GELATO, DEMONTRENT L'IMPACT IMPORTANT D'UN MODELE DE BANQUISE INTERACTIVE SUR LA CIRCULATION OCEANIQUE GLOBALE. CE SYSTEME COUPLE, DEVELOPPE ET VALIDE
Author: Jean Krug Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La contribution des calottes polaires à l'augmentation du niveau marin est un sujet de préoccupation majeure. Dans le cadre du réchauffement climatique, la dynamique de leurs glaciers émissaires évolue et ceux-ci accélèrent leur décharge de glace vers l'océan. En tant qu'exutoires des calottes polaires et régulateurs de leur perte de masse, la prise en compte de leur fonctionnement dans les prévisions d'augmentation du niveau marin est capitale. Cependant, les processus qui régissent leur dynamique sont mal contraints et il convient alors de réduire les incertitudes qui y sont liées. Les rétroactions entre la dynamique du front et la dynamique du glacier en sont un exemple représentatif. Dans ce cadre, cette thèse se concentre sur la modélisation de la dynamique du front de vêlage, et vise à proposer une nouvelle approche physique des mécanismes aboutissant au vêlage d'iceberg. Le travail réalisé ici couple la mécanique de l'endommagement et la mécanique de la rupture. Il intègre ainsi la dégradation progressive des propriétés rhéologiques de la glace aboutissant à la formation d'un champ de crevasses et modélise ensuite la propagation des fractures caractéristiques de l'évènement de vêlage. Ce modèle nouvellement créé est contraint sur une géométrie 2D en ligne d'écoulement du glacier Helheim, au Groenland, dont on parvient à reproduire un comportement cohérent de la partie terminale. Les tests de sensibilité menés sur chacun des paramètres introduits dans le modèle contraignent l'importance de chacun d'eux. On évalue ensuite l'impact sur la dynamique du front de deux forçages naturels couramment observés dans les fjords groenlandais : la fonte de la partie immergée du front et l'impact mécanique d'un mélange de glace (mélange de glace de mer et d'icebergs). Les résultats suggèrent que si la fonte affecte légèrement la dynamique du front, le mélange de glace provoque une réponse saisonnière d'une amplitude similaire aux variations observées dans la réalité. En frottant contre les parois du fjord, il empêche le vêlage et favorise l'avancée du glacier. On montre également que la fonte ne modifie pas le bilan de masse du glacier, mais que l'effet du mélange de glace est plus marqué. Enfin, nos résultats suggèrent que lorsque le glacier présente une extension flottante, un forçage élevé peut modifier l'équilibre du glacier et affecter plus considérablement son bilan de masse pluriannuel.
Author: Pierre Mathiot Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 210
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The representation in numerical models of dense shelf water formation and interaction between sea ice, ocean, and atmosphere are essential for realistic simulation of bottom water mass and thermohaline circulation. The purpose of this work is to improve the representation of basic processes controling the formation and modification of shelf dense water in Antarctic like sea ice, ice shelves and forcing fields in NEMO ocean/sea-ice model. Series of realistic simulations show that fine tuning for the sea ice model, ice shelf parametrization, and katabatic winds correction have a positive impact on simulated sea ice, polynya and shelf water properties. However, these improvements are not able to correct all initial flaws. Other simulations are carried out, to test the effect of adifferent atmospheric forcing obtained from a regional downscaling of global reanalysis ERA40 in Antarctic area, performed with a regional mesoscale atmospheric model. This work shows that turbulent atmospheric variables (temperature, humidity and wind) have a strong positive impacts on sea ice and shelf water properties. This impact is greater that the tuning, parametrization and correction performed previously. Nevertheless, great effort are yet necessary to produce the regional forcing fields that sea-ice and ice shelves require.
Author: Marie-Noe͏̈lle Houssais
Author: Marie-Noëlle Houssais
Author: Emmanuelle Cohen-Solal
Author: Nicolas Jourdain
Author: DAVID.. SALAS Y MELIA
Author: DAVID.. SALAS Y MELIA
Author: 
Author: Myriam Khodri-Chouchou
Author: Jean Krug
Author: Pierre Mathiot