Influence de l’écoulement atmosphérique du Pacifique nord sur l’oscillation Nord Atlantique

par Marie Drouard

Thèse de doctorat en Physique de l'atmosphère

Sous la direction de Gwendal Rivière et de Philippe Arbogast.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre le lien entre la variabilité atmosphérique dans le Pacifique nord et l'Oscillation Nord Atlantique (NAO). En effet, des études précédentes ont montré que l'écoulement atmosphérique dans le Pacifique nord influence les différentes phases de la NAO. Cependant, les ingrédients clefs de cet écoulement influençant la NAO n'ont pas encore été clairement identifiés. Dans cette thèse nous avons donc cherché à identifier ces ingrédients à l'aide des données de la réanalyse ERA40 et de simulations avec un modèle global quasi-géostrophique. Une anomalie de géopotentiel basse fréquence d'échelle planétaire située dans la zone Pacifique nord-est/Amérique du Nord s'avère être un ingrédient clef qui influence la NAO. Cette anomalie basse fréquence modifie la propagation des ondes de Rossby synoptiques sur l'Amérique du Nord, ce qui influence fortement leur déferlement sur l'Atlantique nord. Lorsqu'elle est positive, elle dévie le courant-jet pacifique, et donc la propagation des ondes de Rossby synoptiques, vers l'équateur sur son bord est. Ceci favorise les déferlements d'ondes de Rossby synoptiques anticycloniques sur l'Atlantique Nord et la phase positive de la NAO. Au contraire, lorsque cette anomalie basse fréquence est négative, elle maintient le courant-jet pacifique plus zonal, ce qui induit une propagation zonale des ondes de Rossby synoptiques. Ceci favorise plus de déferlements cycloniques sur l'Atlantique nord que dans le cas précédent et tend à forcer la phase négative de la NAO. Il faut noter que ce n'est pas l'amplitude des ondes de Rossby synoptiques venant du Pacifique nord qui influence le plus la NAO, mais plutôt leur direction de propagation. Le mécanisme présenté explique en partie le lien entre les modes de variabilité basse fréquence sur le Pacifique, comme l'oscillation Pacifique-Nord Américaine (PNA) et l'El Niño-Southern Oscillation (ENSO), et la NAO. En effet, ces deux modes sont associés à une anomalie basse fréquence de grande échelle sur le Pacifique nord-est qui modifie la propagation des ondes de Rossby synoptiques de la même manière que montré précédemment. Ainsi, cette thèse apporte un nouveau point de vue sur le lien entre les modes de variabilité basse fréquence dans le Pacifique nord et la NAO. Enfin, les cas où la PNA et la NAO sont anticorrélées et les cas où elles sont corrélées ressemblent fortement au premier et au deuxième modes de variabilité dans l'hémisphère nord : le Mode Annulaire dans l'hémisphère Nord (NAM) et le mode Océan Froid-Continent Chaud (COWL). Le mécanisme proposé dans cette thèse apporte une interprétation dynamique à l'existence de ces deux modes de variabilité.

  • Titre traduit

    Influence of the north Pacific atmospheric flow on the north Atlantic oscillation


  • Résumé

    The aim of this thesis is to better understand the relationship between the North Pacific atmospheric variability and the North Atlantic Oscillation (NAO). The litterature shows that the Pacific atmospheric flow exerts an influence onto the different phases of the NAO but the underlying key ingredients have not been clearly identified yet. The purpose of this work is to identify these ingredients using the ERA-40 reanalysis and performing numerical experiments with a global quasi-geostrophic model. One key ingredient influencing the NAO is the existence of a low-frequency, planetary-scale geopotential anomaly located over the northeast Pacific-North American area. Its main action is to modify synoptic Rossby wave propagation over North America, which determines in large part the nature of Rossby wave breaking in the North Atlantic. A positive low-frequency geopotential anomaly deflects the Pacific jet, which induces, on the downstream side of the anomaly, an equatorward propagation of synoptic Rossby waves packets, favoring the occurrence of anticyclonic wave breakings in the North Atlantic and so the positive NAO phase. On the contrary, a negative low-frequency geopotential anomaly induces a more zonally-oriented Pacific jet, which makes synoptic Rossby wave packets propagate zonally. This favors more cyclonic wave breakings than in the previous case and the negative NAO phase. It is not so much the amplitude of waves coming from the North Pacific that matters the most, but rather their direction of propagation. The previous mechanism is shown to partly explain the relationship between low-frequency modes of variability in the Pacific, like the Pacific-North American oscillation (PNA) and El Niño-Southern Oscillation (ENSO), and the NAO. Indeed, the patterns of these two modes contain a low-frequency, large-scale geopotential anomaly over the northeast Pacific, which modifies synoptic Rossby wave propagation in the same manner than previously highlighted. Thus, this thesis brings a new point of view on the link between the North Pacific modes of variability and the NAO. To finish, the in-phase and out-of-phase fluctuations between the PNA and the NAO indices are shown to be related to the first and second modes of variability in the northern Hemisphere, that are the Northern Annular Mode (NAM) and the Cold Ocean-Warm Land pattern (COWL) respectively. The proposed mechanism is shown to be into play in the NAM and COWL and thus provide a dynamical interpretation of these hemispheric modes.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (136 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 129-136

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0308

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Sorbonne Université. Bibliothèque de Sorbonne Université. Section Géosciences et environnement.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0308
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.