The Impact of Environmental Conditions on Internal Waves and Mixing in Two Distinct Ocean Basins

par Tamara Barriquand

Thèse de doctorat en Océanographie, Météorologie et Environnement

Sous la direction de Pascale Bouruet-Aubertot et de Yannis Cuypers.

Soutenue le 11-12-2014

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale des sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (laboratoire) .

Le jury était composé de Bruno Ferron, Robert Pinkel, Alain Saliot, Thierry Dauxois, Caroline Muller, Jennifer Mackinnon, Frédéric Vivier.

  • Titre traduit

    L'impact des conditions environnementales sur les ondes internes et le mélange dans deux bassins océaniques distincts


  • Résumé

    Les ondes internes sont omniprésentes dans les océans. Cette thèse analyse le cycle de vie des ondes internes et l'impact du déferlement de ces ondes sur le mélange turbulent dans deux bassins océaniques, aux caractéristiques contrastées, l'Arctique et l'Indien. Ces deux régions sont en effet aux antipodes de la circulation thermohaline avec l'océan Arctique lieu de formations d'eaux denses et l'Océan Indien région d'upwelling d'eaux denses. L'analyse de données de mouillage recueillies dans le Sud-Ouest de l'Océan Indien au niveau d'une dorsale océanique révèle la présence d'une forte marée interne. Cette marée interne montre une focalisation de l'énergie sous forme de 'rayons' dont la propagation est fortement influencée par les structures de méso-échelle. Malgré ce fort signal de marée interne, nous mettons en évidence la contribution majeure des ondes internes de fréquence proche-inertielle au mélange turbulent. Aux hautes latitudes l'analyse des séries temporelles recueillies au cours de trois printemps consécutifs dans le Storfjord, un fjord Arctique dans l'archipel Svalbard, montre la forte variabilité des ondes en fonction de la stratification et par conséquent un impact variable de ces ondes en terme de mélange turbulent. Les flux de chaleur diffusifs induits par le déferlement de ces ondes sont enfin estimés dans ces deux régions, permettant ainsi de replacer ces résultats dans le contexte global de la circulation thermohaline.


  • Résumé

    Internal waves are ubiquitous in the ocean, and play a key role in the global overturning circulation. This thesis analyzes the life cycle of internal waves in two distinct ocean basins: the Arctic and Indian Oceans. Hydrographic and velocity data are used to study the generation, propagation, and dissipation of internal waves in these two ocean basins. In the Indian Ocean, an area of mixing-driven upwelling, mooring data reveal the presence of a strong internal tide propagating as tidal beams above the Southwest Indian Ridge in the Indian Ocean basin. These tidal beams show a strong vertical structure, and their path of propagation is highly dependent on the mesoscale activity in the region. Despite this strong internal tide signal, however, mixing in the region is dominated by inertial internal waves. On the other side of the globe, in a region of deep water formation, shipboard data from four short time series from three consecutive springs in Storfjorden, an Arctic fjord in the Svalbard Archipelago, reveal a link between the vertical structure of the stratification profile and mixing in the Arctic. These environmental conditions, the changing mesoscale in the Indian Ocean, and the changing stratification in the Arctic Ocean, greatly impact the generation, propagation, and dissipation of internal waves, and subsequent turbulent mixing in theses two ocean basins.


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