Modélisation de la dynamique barotrope de l'océan Indien Austral : application à l'altimétrie

par Claire Maraldi

Thèse de doctorat en Océanographie physique

Sous la direction de Laurent Testut et de Richard Coleman.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'avènement de l'altimétrie satellitaire au cours de ces dernières décennies a permis d'observer l'océan global avec des couvertures spatiales et temporelles uniques. Ces données sont d'une très grande richesse pour l'étude de l'océan Austral, qui reste l'océan le moins connu de la planète. Pour permettre une exploitation précise des observations altimétriques, la contribution de l'ensemble de la dynamique haute fréquence de l'océan doit en être préalablement corrigée. Nous utilisons le modèle hydrodynamique aux éléments finis MOG2D/T-UGOm pour simuler la dynamique barotrope de l'océan Indien Austral en réponse à la marée d'une part et aux forçages atmosphériques d'autre part. Un travail préliminaire important de reconstruction de la bathymétrie, élément clef de la modélisation, a été effectué. En particulier, nous avons appliqué une méthode originale combinant des données de sondages sismiques, des mesures d'élévation et la modélisation de la marée pour redéfinir la bathymétrie sous la plate-forme de glace d'Amery. Les deux modèles de réponse barotrope de l'océan ont été validés à l'aide de mesures {\it in situ} et satellitaires d'élévation et de données de courant. La comparaison de nos solutions avec des modèles globaux a permis de mettre en évidence l'apport de la modélisation régionale en région côtière et sous la plate-forme d'Amery. Les modèles développés ont ensuite été étudiés. L'analyse de la simulation de marée a permis d'examiner et de comprendre la dynamique de la marée dans la région d'étude. Nous avons ensuite effectué un bilan d'énergie afin d'évaluer la consistance du modèle et de distinguer les régions de forte dissipation. Par ailleurs, grâce aux résultats de la modélisation avec le forçage météorologique, nous avons pu étudier la circulation barotrope de l'océan Indien Austral, caractériser ses modes de variabilités et quantifier l'impact des forçages mis en jeu. Enfin, l'analyse conjointe des vitesses de ces deux simulations, des courants géostrophiques baroclines et des courants d'Ekman a permis d'estimer le mélange latéral sur le plateau Kerguelen. Nous avons mis en évidence que ce mélange, principalement dû aux vitesses de marée, pouvait expliquer les limites de l'extension de la croissance phytoplanctonnique observée chaque année sur le Nord du plateau. Les modèles de la dynamique haute fréquence ont finalement été appliqués à l'étude des signaux altimétriques. Ils ont d'abord été utilisés en tant qu'indicateur pour connaître les régions de génération de marée interne. L'analyse des mesures altimétriques dans ces régions a permis de caractériser la signature de surface de ces ondes et d'estimer l'énergie dissipée par ce processus. Les solutions barotropes ont également servi à corriger les mesures altimétriques des processus haute-fréquence aliasés. L'impact des corrections régionales a été quantifié dans les régions côtières et sur la plate-forme de glace d'Amery. Les mesures altimétriques corrigées nous ont alors permis d'étudier la dynamique océanique locale autour des îles Kerguelen ainsi qu'un amincissement de la plate-forme de glace d'Amery en son milieu pendant la période d'acquisition ENVISAT.

  • Titre traduit

    Barotropic dynamic modelling od the Southern Indian Ocean : application to altimetry


  • Résumé

    Seismic soundings, ice shelf elevation measurements and barotropic tide modelling, has been applied to estimate the bathymetry beneath the Amery Ice Shelf more accurately. The barotropic models have been validated by comparison with in situ and altimetric elevation measurements and current meter data. The comparison of our solutions with global models reveals the important role of regional modelling in coastal areas and beneath the floating ice shelves. The hydrodynamic model outputs have then been analysed. Further analysis of our regional tidal simulation has allowed us to examine and understand the tidal dynamics in the study region. We have then computed the energy budget to assess the model consistency and distinguish high dissipation sub-regions. In addition, using ECMWF atmospheric forced modelling, we could study barotropic circulation in the Southern Indian Ocean, characterize its modes of variability and quantify the impact of various forcing terms brought into play. Finally, the joint analysis of current velocities from the two simulations, baroclinic geostrophic and Ekman currents, has allowed us to estimate lateral mixing over the Kerguelen Plateau. Predominantly due to tidal velocities, this mixing explained the horizontal extension limits of the annual phytoplanktonic bloom observed over the northern plateau. Models of high frequency dynamics have also been applied to study altimetric signals. Firstly, they have been used as indicators to define regions of internal tide generation. By analysing altimetric measurements in these regions, we have characterized the sea surface signature of those waves, and estimated the energy dissipated through this process. The regional barotropic solutions have then served to correct altimetric measurements from aliased high frequency processes. The impact of these corrections has been quantified in coastal regions and beneath the Amery Ice Shelf. The corrected altimetric measurements have allowed us to study the local oceanic dynamics around the Kerguelen Islands. Over the Amery Ice Shelf, it has allowed us to observe a thinning of the floating shelf over its central part during the ENVISAT period.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (204 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 190-204

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