Caractérisation de la couche limite océanique pendant les campagnes EGEE-AMMA dans l'Atlantique équatorial est

par Malick Wade

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Yves Du-Penhoat et de Guy Caniaux.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Ces travaux de thèse s'intègrent dans les objectifs du projet international d'Analyse de la Mousson Africaine (AMMA). Ils abordent la caractérisation des échanges entre l'océan et l'atmosphère dans l'Atlantique Equatorial Est (AEE) de l'échelle diurne à inter annuelle à partir de données d'observation et de la modélisation numérique. Ces échanges sont d'une très grande importance pour le déclenchement de la Mousson Africaine qui détermine en grande partie la saison des pluies en Afrique de l'Ouest. Nous montrons que les paramètres de la couche de mélange océanique dans le GG sont principalement pilotées, à l'échelle diurne, par les flux de chaleur et les processus de sub-surface (l'entraînement, le mélange vertical) et nous montrons aussi qu'à partir d'une paramétrisation de la turbulence océanique (TKE) fermée à l'ordre 1. 5, on parvient à restituer la turbulence océanique observée dans cette région. Afin de quantifier le rôle de la tension du vent sur la variabilité des paramètres de la couche de mélange océanique, nous utilisons un modèle linéaire forcé par les anomalies de la tension du vent. Les résultats montrent que près de l'équateur (3°S-3°N), le signal est retrouvé ; par contre de part et d'autre de la bande 3°S-3°N, les amplitudes des paramètres de la couche de mélange sont très largement sous estimés, ce qui montre que la tension du vent n'est pas le seul paramètre à moduler la variabilité de la température surface à ces latitudes. Les bilans de chaleur intégrés sur la couche de mélange ont permis de montrer le rôle des flux de chaleur et du mélange vertical dans l'AEE. En effet, l'AEE est subdivisé en plusieurs boîtes en tenant compte de la dynamique et de la thermodynamique et dans chaque boîte le bilan y est calculé. Les résultats montrent que les flux de chaleur et le mélange vertical dominent le bilan aux échelles saisonnière et inter annuelle. Ce mélange vertical, calculé par résidu, est comparé avec les données indépendantes de turbulence océanique (Dengler et al. , 2010 ; Rhein et al. , 2010) collectées lors des campagnes EGEE/AMMA en 2005-2007. Les résultats montrent que le résidu se compare très bien avec ces données indépendantes en terme de variabilité spatiale et temporelle. Le mélange vertical est très fort dans la région sauf dans les boîtes au sud de l'AEE et sa variabilité est largement pilotée par les flux de flottabilité et la tension du vent. En regard de ces résultats avec ceux obtenus sur le cycle diurne, on peut dire que dans l'AEE, la variabilité spatio-temporelle des paramètres de la couche de mélange est principalement pilotée à toutes les échelles par les flux de chaleur et les processus de sub-surface

  • Titre traduit

    Oceanic boundary layer characterization during the EGEE-AMMA campaign in the eastern equatorial Atlantic


  • Résumé

    This work is part of the African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA) program. It focuses on the air-sea interactions in the Gulf of Guinea (GG) at diurnal to interannual timescales based on observations and numerical models. This coupling is the leading process that modulates the West African Monsoon onset which in turn impacts on the seasonal rainfall in the Western African countries. We have shown that the oceanic mixed-layer parameters in the GG are mainly driven, at diurnal timescale, by both the surface heat fluxes and the subsurface processes (entrainment, vertical turbulent mixing). We have also evidenced that from a simple parameterization of the Turbulent Kinetic Energy (TKE) based on a 1. 5 closure moment, it is possible to retrieve the turbulence dissipation in this region. In order quantify the potential role of the wind stress in the oceanic mixed-layer variability, we utilize a dynamical linear model forced by wind stress anomalies and where in the equation governing the sea surface variability, the surface heat fluxes are ignored. The results show that near the equator (3°S-3°N), the signal is retrieved; however away from this band (3°S-3°N), the amplitude of the oceanic mixed-layer parameters is largely underestimated meaning that the wind stress is not the leading process in these latitudes. Mixed-layer heat budgets from Argo profiles allow identifying both the role of surface heat fluxes and the vertical mixing in the GG. The GG is subdivided into boxes with respect to the dynamic and the thermodynamic and in each box the budget is estimated. The results show that the surface heat fluxes and the vertical mixing term dominate the budget at all timescales. This vertical mixing, estimated as a residual in this study, is compared with independent turbulence data measured during EGEE/AMMA campaigns during 2005-2007 (Marcus Dengler, personal communication; Rhein et al. , 2010). The results show that the vertical mixing compares very well with the independent turbulence data in terms of spatial and temporal variability. This vertical mixing is strong in the region except in the South of the GG and its seasonal cycle is largely modulated by the buoyancy heat flux and the wind stress. These results and those obtain from the diurnal cycle allow to stress that the oceanic mixed-layer in the GG s largely driven at all timescales by the surface heat fluxes and the subsurface processes.

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  • Détails : 1 vol. (169 p.)
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010 TOU3 0328

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 10 TOU3 0328
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