ROLE DE LA PHYSIQUE OCEANIQUE SUR LA FORMATION/CONSOMMATION DES MASSES D'EAU DANS UN MODELE COUPLE OCEAN-ATMOSPHERE PDF Download
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LE CLIMAT DE NOTRE PLANETE RESULTE D'INTERACTIONS COMPLEXES ENTRE L'ATMOSPHERE, L'OCEAN, LA CRYOSPHERE ET LA BIOSPHERE. L'OCEAN JOUE UN ROLE FONDAMENTAL DE REGULATION EN RAISON DE SA FORTE INERTIE THERMIQUE. SA CAPACITE A STOCKER D'ENORMES QUANTITES D'ENERGIE EN SON SEIN, ELOIGNEES D'UN CONTACT DIRECT AVEC L'ATMOSPHERE, EN FAIT LA COMPOSANTE LENTE DU SYSTEME CLIMATIQUE. L'OBJET DE CE TRAVAIL EST DE CONTRIBUER A MIEUX COMPRENDRE LES MECANISMES QUI GOUVERNENT CETTE REGULATION, EN PARTICULIER A TRAVERS LE CYCLE DE FORMATION/CONSOMMATION DE LA THERMOCLINE ET DES MASSES D'EAU. CELLES-CI SONT FORMEES DANS L'OCEAN SUPERFICIEL PAR ECHANGES AIR-MER ET TRANSFORMEES AU SEIN DE L'OCEAN PAR LE MELANGE TURBULENT. CET EQUILIBRE SOULIGNE LE ROLE FONDAMENTAL DU MELANGE TURBULENT DANS L'OCEAN (ENCORE TRES PEU CONNU) SUR LES FLUX AIR-MER ET DONC SUR NOTRE CLIMAT. L'OUTIL D'ETUDE DE CETTE THESE EST LE MODELE DE CIRCULATION GENERALE (MCG) COUPLE OPA/-OASIS/ARPEGE, DEVELOPPE AU CERFACS EN COLLABORATION ETROITE AVEC LA COMMUNAUTE GASTON. LA REPRESENTATION DU MELANGE TURBULENT, PROCESSUS ESSENTIELLEMENT SOUS-MAILLE, EST UN DES POINTS FAIBLES DE CES MCG CLIMATIQUES. A L'AIDE DE TROIS SIMULATIONS COUPLEES DE 40 ANS, PLUSIEURS PARAMETRISATIONS DU MELANGE TURBULENT LATERAL SONT TESTEES DANS LE MCG OCEANIQUE OPA : LA DIFFUSION HORIZONTALE, LA DIFFUSION ISOPYCNALE ET L'AJOUT D'UN TERME MIMANT LA PERTE D'ENERGIE POTENTIELLE PAR INSTABILITE BAROCLINE. LE CHOIX DE REALISER CETTE ETUDE DE SENSIBILITE A LA PHYSIQUE OCEANIQUE EN MODE COUPLE PERMET DE LIBERER L'INTERFACE AIR-MER. CETTE APPROCHE, ASSOCIEE A L'ANALYSE DE LA PHASE D'AJUSTEMENT INITIAL, PERMET UNE MISE EN EVIDENCE CLAIRE ET RAPIDE DU COMPORTEMENT DE CHAQUE PARAMETRISATION. L'ANALYSE SAISONNIERE DE LA COUCHE DE MELANGE OCEANIQUE PERMET D'EXPLIQUER DES CHANGEMENTS IMPORTANTS DE TEMPERATURE DE SURFACE DE LA MER (SST) D'UNE SIMULATION A L'AUTRE. EN PARTICULIER, LA DIFFUSION ISOPYCNALE ENTRAINE UN FLUX DE CHALEUR POSITIF DE L'OCEAN INTERIEUR VERS LA COUCHE DE MELANGE ENTRAINANT DES AUGMENTATIONS DE SST DE PLUSIEURS DEGRES CELSIUS AUX MOYENNES LATITUDES. CE FLUX ANTI-INTUITIF, QUI SEMBLE PRESENT DANS LES OBSERVATIONS HYDROGRAPHIQUES, EST DU A L'EXISTENCE DE GRADIENTS ISOPYCNAUX DE SALINITE. IL MET AINSI EN EVIDENCE LE ROLE FONDAMENTAL DE LA SALINITE DANS L'EQUILIBRE THERMIQUE DU SYSTEME COUPLE. UNE TECHNIQUE DE PROJECTION DES MASSES D'EAU SUR LA DENSITE PERMET ENSUITE DE QUANTIFIER L'EQUILIBRE FORMATION/CONSOMMATION SUR LES EAUX MODALES DE L'ATLANTIQUE NORD. LEUR NON-REPRESENTATION DANS LES SIMULATIONS, DUE A UNE SUBDUCTION INSUFFISANTE DANS LES TROIS CAS TESTES, POURRAIT ETRE LIEE A UNE MAUVAISE REPRESENTATION DU TRANSPORT LIE AUX TOURBILLONS.
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LE CLIMAT DE NOTRE PLANETE RESULTE D'INTERACTIONS COMPLEXES ENTRE L'ATMOSPHERE, L'OCEAN, LA CRYOSPHERE ET LA BIOSPHERE. L'OCEAN JOUE UN ROLE FONDAMENTAL DE REGULATION EN RAISON DE SA FORTE INERTIE THERMIQUE. SA CAPACITE A STOCKER D'ENORMES QUANTITES D'ENERGIE EN SON SEIN, ELOIGNEES D'UN CONTACT DIRECT AVEC L'ATMOSPHERE, EN FAIT LA COMPOSANTE LENTE DU SYSTEME CLIMATIQUE. L'OBJET DE CE TRAVAIL EST DE CONTRIBUER A MIEUX COMPRENDRE LES MECANISMES QUI GOUVERNENT CETTE REGULATION, EN PARTICULIER A TRAVERS LE CYCLE DE FORMATION/CONSOMMATION DE LA THERMOCLINE ET DES MASSES D'EAU. CELLES-CI SONT FORMEES DANS L'OCEAN SUPERFICIEL PAR ECHANGES AIR-MER ET TRANSFORMEES AU SEIN DE L'OCEAN PAR LE MELANGE TURBULENT. CET EQUILIBRE SOULIGNE LE ROLE FONDAMENTAL DU MELANGE TURBULENT DANS L'OCEAN (ENCORE TRES PEU CONNU) SUR LES FLUX AIR-MER ET DONC SUR NOTRE CLIMAT. L'OUTIL D'ETUDE DE CETTE THESE EST LE MODELE DE CIRCULATION GENERALE (MCG) COUPLE OPA/-OASIS/ARPEGE, DEVELOPPE AU CERFACS EN COLLABORATION ETROITE AVEC LA COMMUNAUTE GASTON. LA REPRESENTATION DU MELANGE TURBULENT, PROCESSUS ESSENTIELLEMENT SOUS-MAILLE, EST UN DES POINTS FAIBLES DE CES MCG CLIMATIQUES. A L'AIDE DE TROIS SIMULATIONS COUPLEES DE 40 ANS, PLUSIEURS PARAMETRISATIONS DU MELANGE TURBULENT LATERAL SONT TESTEES DANS LE MCG OCEANIQUE OPA : LA DIFFUSION HORIZONTALE, LA DIFFUSION ISOPYCNALE ET L'AJOUT D'UN TERME MIMANT LA PERTE D'ENERGIE POTENTIELLE PAR INSTABILITE BAROCLINE. LE CHOIX DE REALISER CETTE ETUDE DE SENSIBILITE A LA PHYSIQUE OCEANIQUE EN MODE COUPLE PERMET DE LIBERER L'INTERFACE AIR-MER. CETTE APPROCHE, ASSOCIEE A L'ANALYSE DE LA PHASE D'AJUSTEMENT INITIAL, PERMET UNE MISE EN EVIDENCE CLAIRE ET RAPIDE DU COMPORTEMENT DE CHAQUE PARAMETRISATION. L'ANALYSE SAISONNIERE DE LA COUCHE DE MELANGE OCEANIQUE PERMET D'EXPLIQUER DES CHANGEMENTS IMPORTANTS DE TEMPERATURE DE SURFACE DE LA MER (SST) D'UNE SIMULATION A L'AUTRE. EN PARTICULIER, LA DIFFUSION ISOPYCNALE ENTRAINE UN FLUX DE CHALEUR POSITIF DE L'OCEAN INTERIEUR VERS LA COUCHE DE MELANGE ENTRAINANT DES AUGMENTATIONS DE SST DE PLUSIEURS DEGRES CELSIUS AUX MOYENNES LATITUDES. CE FLUX ANTI-INTUITIF, QUI SEMBLE PRESENT DANS LES OBSERVATIONS HYDROGRAPHIQUES, EST DU A L'EXISTENCE DE GRADIENTS ISOPYCNAUX DE SALINITE. IL MET AINSI EN EVIDENCE LE ROLE FONDAMENTAL DE LA SALINITE DANS L'EQUILIBRE THERMIQUE DU SYSTEME COUPLE. UNE TECHNIQUE DE PROJECTION DES MASSES D'EAU SUR LA DENSITE PERMET ENSUITE DE QUANTIFIER L'EQUILIBRE FORMATION/CONSOMMATION SUR LES EAUX MODALES DE L'ATLANTIQUE NORD. LEUR NON-REPRESENTATION DANS LES SIMULATIONS, DUE A UNE SUBDUCTION INSUFFISANTE DANS LES TROIS CAS TESTES, POURRAIT ETRE LIEE A UNE MAUVAISE REPRESENTATION DU TRANSPORT LIE AUX TOURBILLONS.
Author: Jonathan Beuvier Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 290
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Cette thèse a pour but de progresser sur des points essentiels concernant le réalisme de la représentation de la formation et du trajet des masses d'eau en Mer Méditerranée, ainsi que de leur variabilité. A cet effet, plusieurs modèles océaniques régionaux de la Méditerranée, de résolutions horizontales différentes, sont développés et utilisés. Une configuration réaliste permettant de représenter la variabilité interannuelle des conditions aux limites de ces modèles (atmosphère, océan Atlantique, fleuves, mer Noire) est utilisée pour réaliser des simulations à long terme des 50 dernières années en Méditerranée. Deux événements rares, caractérisant la variabilité décennale en Méditerranée, sont étudiés : l'Eastern Mediterranean Transient (EMT) et la Western Mediterranean Transition (WMT). L'EMT est la période, au début des années 1990, pendant laquelle le site principal de formation d'eau dense dans le bassin oriental méditerranéen est passé du sous-bassin Adriatique au sous-bassin Egée. La capacité des simulations à long terme à reproduire la séquence d'événements composant l'EMT est tout d'abord démontrée. Parmi les éléments de préconditionnement et de déclenchement de l'EMT suggérés dans la littérature, nous montrons que les facteurs essentiels sont les flux hivernaux intenses au-dessus du sous-bassin Egée pendant les hivers 1992 et 1993. Le réalisme de la formation et de la propagation de l'eau crétoise profonde (Cretan Deep Water, CDW) pendant l'EMT est ensuite analysé dans les simulations de référence et de sensibilité. La propagation de la CDW au fond de la Méditerranée orientale n'est reproduite qu'avec des conditions atmosphériques modifiées. La WMT a commencé à l'hiver 2005 dans le Golfe du Lion, pendant lequel a été formé un volume très important d'eau profonde ouest-méditerranéenne (Western Mediterranean Deep Water, WMDW), caractérisée par une température et une salinité inhabituellement élevées. Les simulations reproduisent l'intensité de la convection profonde dans le Golfe du Lion pendant l'hiver 2005, qui est est due à la forte perte de flottabilité en surface. Elles indiquent également que des tourbillons cycloniques profonds, d'une centaine de kilomètres de diamètre, sont responsables du transport rapide de la nouvelle WMDW vers le Sud. Puis, les simulations à long terme permettent de replacer la WMT dans la variabilité décennale de la Méditerranée nord-occidentale. Elles montrent que l'EMT a potentiellement doublé le volume de nouvelle WMDW formé en 2005 dans le Golfe du Lion, mais qu'il n'est pas responsable de la température et de la salinité élevées de la nouvelle WMDW. Ces caractéristiques inhabituelles sont dues à l'absence de convection intense dans le Golfe du Lion pendant les années 1990, ce qui a favorisé l'accumulation de sel et de chaleur dans la Méditerranée nord-occidentale
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Notre objectif est de contribuer à la compréhension du fonctionnement du système Méditerranéen grâce à la modélisation. Nous nous intéressons d'abord à la formation et au devenir des masses d'eau en Méditerranée nord-occidentale. L'influence de la résolution spatiale du modèle océanique est examinée lors de l'étude de la convection profonde au large pour une année réelle. Le rôle essentiel joué par les structures de méso-échelle dans la formation et le devenir de l'eau profonde est mis en évidence. La comparaison de simulations effectuées avec différents forçages atmosphériques permet de montrer l'influence de la résolution spatiale de ce forçage sur la modélisation de la convection, liée à l'importance des extrêmes atmosphériques. Puis nous examinons l'impact de la variabilité interannuelle atmosphérique et du changement climatique sur la formation d'eau dense sur le plateau du Golfe du Lion. Les volumes d'eau dense formée, exportée, et cascadant sont corrélés à la perte de chaleur atmosphérique hivernale. L'intensification de la stratification de la colonne d'eau d'ici la fin du XXIème siècle provoque une quasi-disparition du cascading. L'influence des processus physiques sur l'écosystème planctonique pélagique est examinée au moyen d'un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie...
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UN MODELE COUPLE SIMPLIFIE OCEAN DE SURFACE - ATMOSPHERE DEJA EXISTANT AU LMD A ETE ADAPTE ICI POUR FAIRE UN OUTIL STRICTEMENT COMPARABLE AU MODELE COUPLE GLOBAL DE L'IPSL. UNE ANALYSE COMPAREE DES SIMULATIONS CLIMATIQUES CONDUITES AVEC CES 2 MODELES COUPLES OCEAN-ATMOSPHERE PARALLELES, UTILISANT LE MEME MODELE D'ATMOSPHERE, MAIS DES MODELES D'OCEAN DE COMPLEXITE DIFFERENTES, NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DES BIAIS SYSTEMATIQUES COMMUNS, QUI PAR AILLEURS SONT PRESENTS EGALEMENT DANS D'AUTRES MODELES CLIMATIQUES (KIEHL, 1998). IL S'AGIT D'UN REFROIDISSEMENT DU BASSIN PACIFIQUE TROPICAL OUEST ET D'UN ASSECHEMENT DU PACIFIQUE CENTRAL QUI S'ACCOMPAGNE DE LA PENETRATION D'UNE LANGUE D'EAU FROIDE DEPUIS L'EST DU BASSIN. CE BIAIS SE MARQUE AUSSI PAR UN REFROIDISSEMENT DE LA HAUTE TROPOSPHERE TROPICALE AU DESSUS DE 30\ S. AFIN DE DEGAGER LE ROLE DE L'ATMOSPHERE DANS LA DERIVE THERMIQUE TROPICALE DU CLIMAT SIMULE, NOUS AVONS FAIT DES EXPERIENCES DE SENSIBILITE DONT NOUS PENSONS QU'ELLES AFFECTENT NOTABLEMENT L'ENERGETIQUE DE LA HAUTE TROPOSPHERE. CES EXPERIENCES DE SENSIBILITE CONCERNENT : LES NUAGES HAUTS DE GLACE, LA REPRESENTATION DE LA CONVECTION ET LE TAUX D'OZONE DES HAUTES COUCHES ATMOSPHERIQUES. LES RESULTATS DE CES SIMULATIONS NOUS PERMETTENT DE SUGGERER QUE LA DERIVE THERMIQUE TROPICALE A LA SURFACE DE L'OCEAN EST CONTROLEE PAR UN DESEQUILIBRE ENERGETIQUE AU SOMMET DE L'ATMOSPHERE. LA TRANSMISSION DE CES BIAIS A LA SURFACE DE L'OCEAN EST ENSUITE FAITE PAR LES BRANCHES DE SUBSIDENCE DES CELLULES DE HADLEY-WALKER. CETTE ANALYSE DES RETROACTIONS ATMOSPHERIQUES EST COMPLETEE PAR UNE ETUDE DES TRANSPORTS ATMOSPHERIQUES D'ENERGIE (TAE). NOUS VALIDONS LES TAE SIMULES PAR LE MCGA DU LMD PAR RAPPORT AUX TRANSPORTS DERIVES DES REANALYSES DE L'ECMWF ET NOUS NOUS INTERESSONS ENSUITE A LA VARIATION DE CES TRANSPORTS DANS UN CHANGEMENT CLIMATIQUE. POUR LES DIFFERENTS TYPES D'ENERGIE, LA REPONSE DU TRANSPORT ATMOSPHERIQUE D'ENERGIE A UNE MODIFICATION PRESCRITE DES TEMPERATURES DE SURFACE DE L'OCEAN CORRESPONDANT A UN 2CO 2 EST DIRECTEMENT LIEE AU GRADIENT THERMIQUE EQUATEUR-TROPIQUES. CEPENDANT, LES VARIATIONS DES DIFFERENTS TERMES D'ENERGIE SE COMPENSENT PARTIELLEMENT AU NIVEAU DU TRANSPORT D'ENERGIE STATIQUE HUMIDE. L'ANALYSE EN TERME DE DIVERGENCE DU TRANSPORT ATMOSPHERIQUE D'ENERGIE PERMET DE QUANTIFIER L'IMPORTANCE DES RETROACTIONS DYNAMIQUES PAR RAPPORT AUX RETROACTIONS RADIATIVES. LE TRANSPORT D'ENERGIE STATIQUE HUMIDE VARIE DE 10-20 WM 2 ; CES VARIATIONS SONT DU MEME ORDRE DE GRANDEUR QUE LES VARIATIONS DES FLUX RADIATIFS INDUITES A LA TROPOPAUSE DANS UNE EXPERIENCE DE 2CO 2. PAR CONTRE, LES VARIATIONS AU NIVEAU DES DIFFERENTS TYPES D'ENERGIE SONT D'UN ORDRE DE GRANDEUR PLUS IMPORTANTES. ENFIN, NOUS MONTRONS QUE LA COMPOSANTE HYDROLOGIQUE DU TAE EST AFFECTEE PAR LA PARAMETRISATION DU PROCESSUS DE PRECIPITATIONS.
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Un modele couple simplifie ocean de surface - atmosphere deja existant au lmd a ete adapte ici pour faire un outil strictement comparable au modele couple global de l'ipsl. Une analyse comparee des simulations climatiques conduites avec ces 2 modeles couples ocean-atmosphere paralleles, utilisant le meme modele d'atmosphere, mais des modeles d'ocean de complexite differentes, nous a permis de mettre en evidence des biais systematiques communs, qui par ailleurs sont presents egalement dans d'autres modeles climatiques (kiehl, 1998). Il s'agit d'un refroidissement du bassin pacifique tropical ouest et d'un assechement du pacifique central qui s'accompagne de la penetration d'une langue d'eau froide depuis l'est du bassin. Ce biais se marque aussi par un refroidissement de la haute troposphere tropicale au dessus de 30\ s. Afin de degager le role de l'atmosphere dans la derive thermique tropicale du climat simule, nous avons fait des experiences de sensibilite dont nous pensons qu'elles affectent notablement l'energetique de la haute troposphere. Ces experiences de sensibilite concernent : les nuages hauts de glace, la representation de la convection et le taux d'ozone des hautes couches atmospheriques. Les resultats de ces simulations nous permettent de suggerer que la derive thermique tropicale a la surface de l'ocean est controlee par un desequilibre energetique au sommet de l'atmosphere. La transmission de ces biais a la surface de l'ocean est ensuite faite par les branches de subsidence des cellules de hadley-walker. Cette analyse des retroactions atmospheriques est completee par une etude des transports atmospheriques d'energie (tae). Nous validons les tae simules par le mcga du lmd par rapport aux transports derives des reanalyses de l'ecmwf et nous nous interessons ensuite a la variation de ces transports dans un changement climatique. Pour les differents types d'energie, la reponse du transport atmospherique d'energie a une modification prescrite des temperatures de surface de l'ocean correspondant a un 2co 2 est directement liee au gradient thermique equateur-tropiques. Cependant, les variations des differents termes d'energie se compensent partiellement au niveau du transport d'energie statique humide. L'analyse en terme de divergence du transport atmospherique d'energie permet de quantifier l'importance des retroactions dynamiques par rapport aux retroactions radiatives. Le transport d'energie statique humide varie de 10-20 wm 2 ; ces variations sont du meme ordre de grandeur que les variations des flux radiatifs induites a la tropopause dans une experience de 2co 2. Par contre, les variations au niveau des differents types d'energie sont d'un ordre de grandeur plus importantes. Enfin, nous montrons que la composante hydrologique du tae est affectee par la parametrisation du processus de precipitations.
Author: Pierre Mathiot Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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La représentation dans un modèle numérique de la circulation générale océanique de la formation des eaux denses de plateau et des intéractions entre la glace de mer, l'océan et l'atmosphère en Antarctique est indispensable pour une simulation réaliste des masses d'eau profonde et de la circulation thermohaline de l'océan global. Dans ce travail, j'ai cherché à améliorer la modélisation des phénomènes importants pour la formation et la modification des eaux denses présentes sur le plateau continental antarctique (glace de mer, ice shelves, forçage atmosphérique) dans le code d'océan/glace de mer NEMO. J'ai montré, avec des simulations régionales réalistes, que les réglages fins proposés pour le modèle de glace, l'implémentation de la paramétrisation des ice shelves, ainsi qu'une meilleure représentation des vents catabatiques ont chacun des impacts positifs sur les propriétés de la glace de mer, des polynies et des eaux de plateau. Cependant, les défauts initiaux ne sont pas totalement corrigés. Afin de rectifier les problèmes restants, des simulations sont effectuées avec un forçage atmosphérique adapté au continent Antarctique par un downscaling des réanalyses atmosphériques globales ERA40 réalisé par un modèle atmosphérique de mésoechelle. Ces simulations montrent que des améliorations bien plus importantes que celles réalisées précédemment peuvent être obtenues en changeant la température, l'humidité et le vent de surface, autant en terme de glace de mer que de densité de masses d'eau présentes sur le plateau continental. Malgré ces perfectionnements, des efforts importants restent à faire au niveau du forçage atmosphérique, du modèle de glace et des ice shelves.
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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: Pedro Colombo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Dans le jargon de l'océanographie physique, un «overflow » est une masse d'eau dense, formée sur un plateau continental ou dans une mer marginale, qui rejoint l'océan ouvert en s'écoulant par-delà de fortes contraintes topographiques telles que d'étroits détroits, des seuils ou des talus continentaux particulièrement pentus. Ces processus d'overflow jouent un rôle important en distribuant les flux de chaleur et de sel dans l'océan, car ils alimentent les courants profonds et la plus grande partie des eaux profondes de l'océan global. Une représentation irréaliste de ces processus dans les modèles peut avoir un impact sur leur aptitude à simuler d'autres aspects majeurs de la circulation océanique globale.Représenter de manière réaliste les overflows est encore un défi en modélisation numérique de l'océan. Cette thèse étudie ce problème en utilisant le modèle de la circulation générale océanique NEMO avec une configuration régionale de l'overflow du détroit du Danemark (Denmark Strait Overflow, DSO) avec des résolutions dites eddy-permitting/resolving (permettant la génération de turbulence de mésoéchelle). Dans ce travail je propose d'abord une définition du DSO pour pouvoir caractériser les masses d'eaux qui lui sont associées et pour mettre en évidence et quantifier les principaux défauts de représentation du DSO rencontrés dans une simulation de référence réalisée avec les paramètres standards couramment utilisés dans les configurations globales de NEMO (configurations Drakkar).Grâce à cette définition, j'ai pu quantifier l'impact d'un grand nombre de paramètres du modèle sur la représentation du DSO avec des résolutions allant de l'eddy-permitting (1/12°) à l'eddy-resolving (1/60°). Cette étude, qui a nécessité un grand nombre de simulations de sensibilité, a été faite avec le système de coordonnée verticale classique utilisé dans NEMO, qui est la coordonnée géopotentielle z.Les améliorations les plus importants ont été trouvées en augmentant la résolution verticale et horizontale de façon cohérente. Mes résultats ont cependant montrés que la plupart des paramètres du modèle ont un impact très faible sur la représentation finale du DSO. En particulier, nous avons trouvé qu'augmenter la résolution verticale sans utiliser une résolution horizontale cohérente détériore la solution. La principale raison est que la paramétrisation EVD, représentant la convection libre forcée par une instabilité statique de la colonne d'eau, propage la veine de fluide en direction de la pente de la grille, et non de la pente de la topographie, ce qui induit une trop forte dilution des propriétés de l'overflow. Une très haute résolution horizontale et verticale (1/60° et 300 niveaux) permet de résoudre la couche d'Ekman de fond et de maintenir l'EVD localisé au fond, limitant ainsi la dilution de la veine d'eau dense.J'ai ensuite étudié la représentation du DSO dans un système de coordonnée hybride combinant une coordonnée suivant-le-terrain (s) avec la coordonnée géopotentielle (z). Les améliorations obtenues dans la représentation du DSO sont remarquables et pour une faible augmentation du coût de calcul. Finalement, nous proposons un système de coordonnée verticale mixte s-z qui consiste en une implémentation locale de la coordonnée s à l'intérieur de la grille du modèle en coordonnée z, limité à la région où le DSO se produit. Cette implémentation locale minimise les effets des erreurs du gradient de pression liés à ce type de coordonnée, fait une connexion lisse avec la coordonnée z, et n'introduit pas de coûts de calcul démesurés. L'amélioration de la représentation du DSO est encore très importante.Ce travail souligne l'importance d'adapter le système de coordonnée verticale aux processus physiques les plus pertinents. Un défi de la modélisation serait d'avoir un système de coordonnée verticale qui est localement adapté aux processus océaniques dominants.
Author: ELISABETH.. MICHEL Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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UN MODELE SIMPLIFIE DU CYCLE OCEANIQUE DU CARBONE QUI CALCULE LES DISTRIBUTIONS DES ELEMENTS NUTRITIFS ET DES ISOTOPES DU CARBONE POUR LES PRINCIPALES MASSES D'EAU DES DIFFERENTS BASSINS OCEANIQUES A ETE CONSTRUIT POUR INTERPRETER LES RAPPORTS ISOTOPIQUES #1#3C/#1#2C ET #1#4C/#1#2C DES COQUILLES DE FORAMINIFERES BENTHIQUES AYANT VECU AU DERNIER MAXIMUM GLACIAIRE. LES AGES #1#4C PLUS VIEUX DES EAUX PROFONDES DES BASSINS ATLANTIQUE ET PACIFIQUE, OBSERVES POUR CETTE EPOQUE, NECESSITENT UN RALENTISSEMENT DE PLUS D'UN FACTEUR DEUX DE LA CIRCULATION PROFONDE TANDIS QUE SEUL UN DOUBLEMENT DU MELANGE ENTRE LES EAUX SUPERFICIELLES ET INTERMEDIAIRES PERMET D'EXPLIQUER LES AGES RELATIFS PLUS JEUNES DES EAUX INTERMEDIAIRES. DANS L'OCEAN ATLANTIQUE PROFOND LES FAIBLES VALEURS OBSERVEES POUR LE RAPPORT #1#3C/#1#2C S'EXPLIQUENT PAR UNE AVANCEE DE L'EAU DE FOND D'ORIGINE AUSTRALE. POUR L'OCEAN PACIFIQUE PROFOND, IL N'Y A AU CONTRAIRE PAS EU DE VARIATION SIGNIFICATIVE DE CE RAPPORT. IL EST NECESSAIRE D'ENVISAGER UNE FORMATION D'EAU PROFONDE DE TYPE SUB-ANTARCTIQUE QUI AURAIT ALIMENTE L'OCEAN PACIFIQUE. L'ETAT GLACIAIRE OBTENU, CONTRAINT PAR LES DONNEES DES ISOTOPES DU CARBONE, EST COMPATIBLE AVEC LES ENREGISTREMENTS DES SEDIMENTS MARINS. ON OBTIENT UNE ELEVATION DU NIVEAU DE LA LYSOCLINE DANS L'OCEAN ATLANTIQUE, SEMBLABLE A CELLE OBSERVEE, DUE A LA PLUS GRANDE EXTENSION DE L'INFLUENCE DES EAUX DE FOND D'ORIGINE AUSTRALE. POUR L'OCEAN PACIFIQUE EQUATORIAL ET NORD, L'APPROFONDISSEMENT DE LA LYSOCLINE EST REPRODUIT A CAUSE DE L'AUGMENTATION DE 20 ET 5 10##6 MOL/KG RESPECTIVEMENT DES CONCENTRATIONS EN IONS CO#3#2# DES EAUX INTERMPEDIAIRES ET PROFONDES DE CE BASSIN. L'ETAT GLACIAIRE CONSIDERE NE REPRODUIT QU'UN CINQUIEME DE LA REDUCTION DE 80 PPM DU CO#2 DE L'ATMOSPHERE OBSERVEE POUR CETTE EPOQUE. EN FAIT, LE PEU DE DONNEES CONCERNANT LES DEUX MECANISMES, INTERNES AU CYCLE OCEANIQUE DU CARBONE, QUI ONT PU JOUER UN ROLE MAJEUR POUR LE CARBONE ATMOSPHERIQUE EST INSUFFISANT POUR ESTIMER LEUR EFFET; UNE REDUCTION D'UN FACTEUR 2 DE LA PRODUCTION DE MATERIEL CARBONATE RAPPORTEE A LA PRODUCTION NOUVELLE POURRAIT ENTRAINER UNE BAISSE DE 35 PPM DU CO#2 DE L'ATMOSPHERE ET UNE AUGMENTATION MAXIMALE D'UN FACTEUR 2 DU RAPPORT PRODUCTION NOUVELLE/APPORT EN ELEMENTS NUTRITIFS POUR LES EAUX SUPERFICIELLES DE L'OCEAN AUSTRAL CONDUIRAIT A UNE REDUCTION DE 25 PPM
Author: ERIC.. GUILYARDI
Author: ERIC.. GUILYARDI
Author: Jonathan Beuvier
Author: Marine Herrmann
Author: IONELA.. ROTARU MUSAT
Author: Ionela Rotaru-Musat
Author: Pierre Mathiot
Author: Essyllt Louarn
Author: Pedro Colombo
Author: M.B. BLUMENTHAL
Author: ELISABETH.. MICHEL