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Astudillo, Orlando. Rôle des interactions océan-atmosphère-continent sur la dynamique de la couche limite marine dans la région d'upwelling du Chili central

Astudillo, Orlando (2018). Rôle des interactions océan-atmosphère-continent sur la dynamique de la couche limite marine dans la région d'upwelling du Chili central.

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Résumé en francais

Les systèmes de courant de bords est (EBUS) sont les régions océaniques des latitudes tropicales à moyennes le long des côtes ouest des continents. Ils abritent des écosystèmes marins très productifs en raison de la circulation atmosphérique de surface dirigée vers l'équateur qui font remonter des eaux profondes froides (upwelling) enrichies en éléments nutritifs à l'origine de la vie marine le longde la côte. Si les processus océaniques fondamentaux de l'upwelling côtier sont bien connus (transport et pompage d'Ekman), la modélisation océanique des EBUS reste problématique en raison des difficultés pour prendre en compte de manière réaliste des phénomènes à fine échelle spatiale dans la zone de transition entre le littoral et l'océan du large. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur le système d'upwelling dit de Humboldt (côtes du Pérou et du Chili) et sur l'influence des caractéristiques méso-échelles des vents près de la côte, en particulier la décroissance vers la cotes du vent (appelé "drop-off") qui détermine l'importance relative des processus d'Ekman, et donc, la structure spatiale de la zone d'upwelling. Une approche combinée basée sur l'analyse de données satellitaires et sur la modélisation régionale, océanique et atmosphérique, est utilisée pour étudier la sensibilité de la circulation océanique le long de la côte Chili central aux caractéristiques du drop-off. Dans un premier temps, la circulation atmosphérique de surface moyenne à saisonnière le long du littoral du Pérou et du Chili est documentée pour la première fois à partir des données altimétriques de quatre missions satellites (ENVISAT, JASON1, JASON2 et SARAL). L'analyse révèle l'existence d'une réduction marquée de la vitesse du vent le long de la côte, bien que le taux de réduction varie en fonction de la latitude. Malgré la répétitivité relativement faible des satellites, nous montrons que les données altimétriques permettent néanmoins d'échantillonner le cycle saisonnier du drop-off. L'estimation de l'upwelling côtier à partir de ces données suggère que le pompage d'Ekman tend en moyenne à dominer par rapport au transport d'Ekman le long de la côte péruvienne, alors que le long de la côte chilienne, le transport d'Ekman est le processus dominant. Dans un second temps, un modèle atmosphérique régional (WRF) à différentes résolutions horizontales (36 km, 12 km et 4 km) dans une configuration imbriquée zoomée sur la région centrale du Chili a été développé afin de produire des champs atmosphériques présentant des caractéristiques différentes du drop-off. Les solutions du modèle atmosphérique sont d'abord évaluées par rapport aux observations, indiquant un plus grand réalisme près de la côte que les réanalyses atmosphériques. Le rotationnel du vent cyclonique simulé le long de la côte associé au drop-off présente des échelles transversales comprises entre 8 et 45 km avec une variabilité latitudinale significative, en accord avec les vents altimétriques. Lorsque la résolution du modèle est augmentée, le drop-off est généralement d'autant plus confiné à la côte et le modèle indique une saisonnalité marquée avec un maximum d'intensité au printemps-automne. La contribution relative de la divergence côtière et du pompage d'Ekman présente une modulation latitudinale liée aux détails de l'orographie et de la ligne de côte. Des expériences avec un modèle océanique régional (ROMS) sont ensuite réalisées pour estimer et comprendre l'influence du drop-off sur la circulation océanique et la dynamique de l'upwelling. Il est montré que la prise en compte d'un drop-off plus réaliste dans le forçage atmosphérique côtier induit à une réduction notoire de l'intensité du jet océanique côtier de surface, un sous-courant plus fort et une dérive d'Ekman cohérente avec les observations disponibles. Les analyses de l'énergie cinétique turbulente et des flux de chaleur turbulent illustrent la réponse non linéaire de la dynamique d'upwelling à la représentation des caractéristiques du vent à méso-échelle. En particulier, alors que la prise en compte du vent dans le forçage atmosphérique du modèle océanique régional conduit à une réduction globale du biais froid côtier observé dans les simulations des modèles océaniques régionaux forcés par les produits atmosphériques couramment utilisés (i.e. Reanalyses globales et vents diffusiometriques), les résultats suggèrent également qu'il influence la dynamique de la couche limite de fond et de surface dans certaines régions et donc la position du front d'upwelling. Nous discutons l'implication de nos résultats pour l'amélioreration des forçages atmosphériques dédiés à la modélisation océanique régionale dans les EBUS.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Dewitte, Boris
Mallet, Marc
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (LEGOS), UMR 5566
Mots-clés libres :Systèmes d'upwelling de bord Est (EBUS) - Interactions océan atmosphère continent - Diminution des vents à la côte (drop-off) - Vitesse du vent mesurée par altimétrie radar - Processus de mésoéchelle - Modélisation numérique
Sujets :Sciences de la terre
Déposé le :07 Nov 2019 09:42