APPLICATION D'UNE NOUVELLE FORMULATION DES CONDITIONS ATMOSPHERIQUES DE SURFACE POUR LA SIMULATION DE LA CIRCULATION ET DES MASSES D'EAU DANS L'OCEAN ATLANTIQUE SUD PDF Download
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CE PROJET VISE A CONSTRUIRE UNE IMAGE DYNAMIQUE DE LA CIRCULATION DE L'OCEAN ATLANTIQUE SUD EN REALISANT UNE SIMULATION NUMERIQUE PROGNOSTIQUE RESOLVANT LES TOURBILLONS SYNOPTIQUES ET S'APPUYANT SUR UNE DESCRIPTION ADEQUATE DES FORCAGES. LE MODELE MOCA UTILISE DANS UNE CONFIGURATION REALISTE DE L'ATLANTIQUE SUD LE CODE DE CIRCULATION OCEANIQUE SPEM, UN CODE AUX EQUATIONS PRIMITIVES DONT LA COORDONNEE VERTICALE SUIT LA TOPOGRAPHIE () ET POUR LEQUEL LES FRONTIERES OUVERTES SONT IMPLANTEES. UNE FOIS LES RESULTATS DES SIMULATIONS VALIDES, ILS CONSTITUENT UN JEU DE DONNEES COMPLEMENTAIRE DES OBSERVATIONS, EN PARTICULIER PAR LEUR APPORT SUR LA VARIABILITE SAISONNIERE ET LES FLUX TURBULENTS, OU DANS DES ZONES NON-COUVERTES PAR LES OBSERVATIONS. LE FORCAGE DE SURFACE UTILISE LA MOYENNE CLIMATOLOGIQUE MENSUELLE DES REANALYSES DU CEPMMT (1979-93) ET UN MODELE DE COUCHE DE MELANGE DE TYPE KRAUS ET TURNER. LE FORCAGE EN SEL DANS LE MODELE EST ORIGINAL PAR LA GRANDE LIBERTE QU'IL DONNE A LA SALINITE. DE MEME, EN CAS DE GLACE DE MER, L'EVOLUTION DE LA SALINITE EST DONNEE PAR UN MODELE QUASI-DIAGNOSTIQUE DE GLACE DE MER UTILISANT UNE TEMPERATURE DE SURFACE DE GLACE ET PREND DONC EN COMPTE LA DYNAMIQUE DU MODELE MOCA. LA SIMULATION EST REPESENTATIVE SOUS BEAUCOUP D'ASPECTS DES CIRCULATIONS OBSERVEES DANS L'OCEAN ATLANTIQUE SUD. LES TRAJECTOIRES DE FLOTTEURS PERMETTENT UNE ETUDE COMPLEMENTAIRE DES PHENOMENES DYNAMIQUES. PAR COMPARAISON AUX SECTIONS HYDROGRAPHIQUES WOCE, CERTAINES MASSES D'EAU ONT VU LEUR PROPRIETES PARFOIS LARGEMENT MODIFIEES AU COURS DE LA SIMULATION PAR MELANGE TURBULENT (FORTE ACTIVITE MESO-ECHELLE). LES MASSES D'EAU PRESENTES DANS LA SIMULATION SONT REPERTORIEES EN CLASSES DE DENSITE ET LEURS CARACTERISTIQUES MOYENNES EN TEMPERATURE, SALINITE, PROFONDEUR ET EPAISSEUR SONT EXPOSEES. DES ETUDES DE LA VARIABILITE DANS LES REGIONS DE LA MER DE WEDDELL, DE LA CONFLUENCE, DU BENGUELA ET DES AIGUILLES SONT ENTREPRISES.
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CE PROJET VISE A CONSTRUIRE UNE IMAGE DYNAMIQUE DE LA CIRCULATION DE L'OCEAN ATLANTIQUE SUD EN REALISANT UNE SIMULATION NUMERIQUE PROGNOSTIQUE RESOLVANT LES TOURBILLONS SYNOPTIQUES ET S'APPUYANT SUR UNE DESCRIPTION ADEQUATE DES FORCAGES. LE MODELE MOCA UTILISE DANS UNE CONFIGURATION REALISTE DE L'ATLANTIQUE SUD LE CODE DE CIRCULATION OCEANIQUE SPEM, UN CODE AUX EQUATIONS PRIMITIVES DONT LA COORDONNEE VERTICALE SUIT LA TOPOGRAPHIE () ET POUR LEQUEL LES FRONTIERES OUVERTES SONT IMPLANTEES. UNE FOIS LES RESULTATS DES SIMULATIONS VALIDES, ILS CONSTITUENT UN JEU DE DONNEES COMPLEMENTAIRE DES OBSERVATIONS, EN PARTICULIER PAR LEUR APPORT SUR LA VARIABILITE SAISONNIERE ET LES FLUX TURBULENTS, OU DANS DES ZONES NON-COUVERTES PAR LES OBSERVATIONS. LE FORCAGE DE SURFACE UTILISE LA MOYENNE CLIMATOLOGIQUE MENSUELLE DES REANALYSES DU CEPMMT (1979-93) ET UN MODELE DE COUCHE DE MELANGE DE TYPE KRAUS ET TURNER. LE FORCAGE EN SEL DANS LE MODELE EST ORIGINAL PAR LA GRANDE LIBERTE QU'IL DONNE A LA SALINITE. DE MEME, EN CAS DE GLACE DE MER, L'EVOLUTION DE LA SALINITE EST DONNEE PAR UN MODELE QUASI-DIAGNOSTIQUE DE GLACE DE MER UTILISANT UNE TEMPERATURE DE SURFACE DE GLACE ET PREND DONC EN COMPTE LA DYNAMIQUE DU MODELE MOCA. LA SIMULATION EST REPESENTATIVE SOUS BEAUCOUP D'ASPECTS DES CIRCULATIONS OBSERVEES DANS L'OCEAN ATLANTIQUE SUD. LES TRAJECTOIRES DE FLOTTEURS PERMETTENT UNE ETUDE COMPLEMENTAIRE DES PHENOMENES DYNAMIQUES. PAR COMPARAISON AUX SECTIONS HYDROGRAPHIQUES WOCE, CERTAINES MASSES D'EAU ONT VU LEUR PROPRIETES PARFOIS LARGEMENT MODIFIEES AU COURS DE LA SIMULATION PAR MELANGE TURBULENT (FORTE ACTIVITE MESO-ECHELLE). LES MASSES D'EAU PRESENTES DANS LA SIMULATION SONT REPERTORIEES EN CLASSES DE DENSITE ET LEURS CARACTERISTIQUES MOYENNES EN TEMPERATURE, SALINITE, PROFONDEUR ET EPAISSEUR SONT EXPOSEES. DES ETUDES DE LA VARIABILITE DANS LES REGIONS DE LA MER DE WEDDELL, DE LA CONFLUENCE, DU BENGUELA ET DES AIGUILLES SONT ENTREPRISES.
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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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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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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DANS CETTE THESE, UN MODELE NUMERIQUE DE CIRCULATION GENERALE OCEANIQUE EST MIS EN UVRE DANS LE BUT D'EFFECTUER UNE ETUDE CLIMATIQUE DE L'ATLANTIQUE NORD. LE MODELE PRESENTE LA PARTICULARITE D'UTILISER UNE COORDONNEE VERTICALE EPOUSANT LE RELIEF SOUS-MARIN (COORDONNEE ). IL INCLUT EN OUTRE UN MODELE UNIDIMENSIONNEL INTEGRAL DE COUCHE MELANGEE DE TYPE KRAUSS-TURNER POUR PARAMETRISER LA PENETRATION DES FORCAGES ATMOSPHERIQUES DE SURFACE DANS L'OCEAN. L'ETUDE D'UNE SIMULATION CLIMATOLOGIQUE TYPE MONTRE LA CAPACITE DU MODELE A REPRODUIRE LES TRAITS DOMINANTS DE LA CIRCULATION GENERALE AVEC EN PARTICULIER UNE REPRESENTATION REALISTE DE LA TRAJECTOIRE DU GULF STREAM ET DE SON DECOLLEMENT A CAPE HATTERAS. DES ETUDES DE SENSIBILITE DU MODELE SONT EGALEMENT EFFECTUEES, METTANT EN EVIDENCE CERTAINS ASPECTS CARACTERISTIQUES, COMME L'IMPORTANCE DE LA RESOLUTION VERTICALE DANS LA REPRESENTATION DE LA CIRCULATION PROFONDE OU L'AMELIORATION DE LA PENETRATION DES FORCAGES THERMOHALINS DU FAIT DE L'UTILISATION DU MODELE DE COUCHE MELANGEE. CES ETUDES DE SIMULATIONS CLIMATOLOGIQUES FOURNISSENT UN ETAT CLIMATIQUE MOYEN DE L'OCEAN, A PARTIR DUQUEL LA VARIABILITE INTERANNUELLE DU MODELE EST ETUDIEE DANS LE CADRE D'UNE SIMULATION INCLUANT DES FLUX ATMOSPHERIQUES MENSUELS, ISSUS DE LA REANALYSE NCEP/NCAR ENTRE 1958 ET 1997. L'ETUDE SE CONCENTRE SUR L'EAU DE LA MER DU LABRADOR (LSW), MONTRANT UNE VARIABILITE INTERANNUELLE COHERENTE DE CETTE MASSE D'EAU ET VALIDANT AINSI DE MANIERE TRES POSITIVE LES DONNEES DE FORCAGE DU NCEP/NCAR. LA SIMULATION MET DE PLUS EN EVIDENCE UNE INADEQUATION DU PARAMETRAGE DU FORCAGE SALIN DE SURFACE. MALGRE CELA, LE MODELE REPRODUIT DE MANIERE REALISTE LES PERIODES OBSERVEES DE FORTE ET FAIBLE CONVECTION EN MER DU LABRADOR ET FAIT APPARAITRE UNE PROPAGATION D'ANOMALIES CHAUDES ET FROIDES DANS LA CIRCULATION CYCLONIQUE DU GYRE SUBPOLAIRE.
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: Charles Deltel Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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Les observations montrent que les modèles d'océans actuels ne parviennent souvent pas à représenter la réalité avec précision. Cela s'explique en partie par un manque de précision dans les conditions initiales (CI) et aux limites. Mais les flux air-mer sont notoirement mal connus, et leur estimation au moyen de méthodes avancées reste peu explorée. Ici, des expériences jumelles systématiques ont été effectuées pour évaluer dans quelle mesure des tels forçages, CI et conditions aux frontières ouvertes (FO) peuvent être améliorés par assimilation 4D-Var de données de profils dans un modèle d'océan. Le système est basé sur le code OPA8.1 et son adjoint. Le modèle résoud le cycle saisonnier de l'Atlantique Sud. Les données assimilées sont l'hydrologie de l'atlas saisonnier climatologique de Reynaud et al. [1998] ou, lors des expériences idéalisées, un jeu de données simulées équivalent. Dans la partie I, la configuration Atlantique Sud est décrite. Une mise en régime de plusieurs années est validée, et fournit les données idéalisées nécessaires pour la suite. Dans la partie II, nous décrivons l'implémentation du contrôle des FO et des forçages, en supplément des CI déjà estimées. Dans la partie III, des expériences idéalisées durant l'été austral montrent que nos données sont appropriées à identifier des flux de chaleur et d'eau douce saisonniers moyens, mais pas leur variabilité intrasaisonnière. De plus, l'estimation des tensions de vent est un problème mal posé, en particulier dans la région des vents d'ouest. Un résultat important est que le sytème peut dégrader un vent parfait pour équilibrer une erreur dans les flux de chaleur. Dans la partie IV, les données réelles sont assimilées sur 4 saisons cyclées, et seul le vent n'est pas estimé. Les trajectoires optimales sont compatibles avec les données, mais des biais systématiques apparaissent, pour lesquels des solutions sont discutées. les paramètres contrôlées ont tous un impact positif sur l'écart modèle-données.
Author: Charles Deltel Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 185
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Les observations montrent que les modèles d'océans actuels ne parviennent souvent pas à représenter la réalité avec précision. Cela s'explique en partie par un manque de précision dans les conditions initiales (CI) et aux limites. Mais les flux air-mer sont notoirement mal connus, et leur estimation au moyen de méthodes avancées reste peu explorée. Ici, des expériences jumelles systématiques ont été effectuées pour évaluer dans quelle mesure des tels forçages, CI et conditions aux frontières ouvertes (FO) peuvent être améliorés par assimilation 4D-Var de données de profils dans un modèle d'océan. Le système est basé sur le code OPA8.1 et son adjoint. Le modèle résoud le cycle saisonnier de l'Atlantique Sud. Les données assimilées sont l'hydrologie de l'atlas saisonnier climatologique de Reynaud et al. [1998] ou, lors des expériences idéalisées, un jeu de données simulées équivalent. Dans la partie I, la configuration Atlantique Sud est décrite. Une mise en régime de plusieurs années est validée, et fournit les données idéalisées nécessaires pour la suite. Dans la partie II, nous décrivons l'implémentation du contrôle des FO et des forçages, en supplément des CI déjà estimées. Dans la partie III, des expériences idéalisées durant l'été austral montrent que nos données sont appropriées à identifier des flux de chaleur et d'eau douce saisonniers moyens, mais pas leur variabilité intrasaisonnière. De plus, l'estimation des tensions de vent est un problème mal posé, en particulier dans la région des vents d'ouest. Un résultat important est que le sytème peut dégrader un vent parfait pour équilibrer une erreur dans les flux de chaleur. Dans la partie IV, les données réelles sont assimilées sur 4 saisons cyclées, et seul le vent n'est pas estimé. Les trajectoires optimales sont compatibles avec les données, mais des biais systématiques apparaissent, pour lesquels des solutions sont discutées. les paramètres contrôlées ont tous un impact positif sur l'écart modèle-données.
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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: Marie Minvielle Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 175
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Ocean plays a main role in climate regulation. Its good representation by climate models is necessary to have a correct estimation of mean state and variability of the climate system. However, some biases are present in the representation of the ocean by climate models. This is partly due to their too low horizontal resolution and a poor representation of the atmospheric variables at the ocean surface. In this thesis, a statistico-dynamical downscaling method is carried out. The objective is to obtain a better estimation of oceanic mean state and variability over the Atlantic basin, by reducing the systematic biases of climate models. First, the method consists in reconstructing the surface atmospheric variables by statistical relationship with the large scale atmospheric dynamic, estimated by weather regimes. The resulting forcing set is used afterward to force an oceanic model at a higher resolution than the classical resolution used for the ocean in climate models. Once this method built and validated with the observations over the second half 20th century, it is applied to the large scale atmospheric dynamic from the historical simulation of the CNRM-CM3 climate model. The analysis of the reconstructed forcing and its associated oceanic simulation emphasizes the efficiency of the method. In spite of some weaknesses, the method fully accomplishes its role in correcting climate models biases.
Author: Karine Béranger
Author: Karine Béranger
Author: Jonathan Beuvier
Author: JENS-OLAF.. BEISMANN
Author: JENS-OLAF.. BEISMANN
Author: HERVE.. KNOCHEL
Author: Nicolas Jourdain
Author: Charles Deltel
Author: Charles Deltel
Author: ERIC.. GUILYARDI
Author: Marie Minvielle