Atlantic Water properties and circulation north of Svalbard in a changing Arctic

par Zoé Koenig

Thèse de doctorat en Océanographie

Sous la direction de Gilles Garric et de Christine Provost.

Soutenue le 20-10-2017

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 président du jury était Pascale Bouruet-Aubertot.

Le jury était composé de Camille Lique, Amélie Meyer.

Les rapporteurs étaient Luc Rainville, Michael Karcher.

  • Titre traduit

    Propriétés et circulation des Eaux Atlantiques au nord du Svalbard dans un Arctique en mutation


  • Résumé

    Les Eaux Atlantiques (AW) sont cruciales pour le budget de sel et de chaleur de l'Arctique. Ce doctorat apporte de nouvelles informations sur l'entrée des AW dans la région du nord Svalbard. Les plateformes IAOOS ont collecté pendant la campagne N-ICE2015 les premières données hydrographiques d'hiver de la région. Elles ont documentées des eaux chaudes peu profondes sur le talus continental du Svalbard qui ont généré des flux de chaleur océan-glace atteignant 400 W/m2 et faisant fondre la glace. Cette chaleur est amenée des AW vers la surface par des ondes quasi-inertielles causées par des tempêtes hivernales, de grandes marées barotropes sur des pentes raides et/ou des ajustements géostrophiques. Les extensions de glace sont très différentes entre 2015 et 2016. Les sorties du modèle opérationnel de Mercator Ocean (1/12°) suggèrent que les flux de chaleur orientés vers la surface et induits par la convection expliquent ces différences. En plus de la Svalbard Branch et de la Yermak Branch, le modèle présente un chemin robuste l'hiver à travers le plateau du Yermak: la Yermak Pass Branch. Enfin, le modèle suggère une activité méso-échelle importante le long du courant des AW. Les propriétés de la Yermak Pass sont examinées avec un an de données ADCP (2007-2008) dans la Yermak Pass. Le courant est dominé par la marée. En hiver, des tourbillons baroclines d'AW avec une périodicité de 5-10 jours et des entrées sporadiques d'AW tous les un/deux mois sont observés, transportant les AW vers l'Est. Le modèle suggère que la Yermak Pass Branch est une structure robuste d'hiver les 10 dernières années et transporte en moyenne 31% du transport volumique du West Spitsbergen Current.


  • Résumé

    The Atlantic Water (AW) inflow is crucial for the heat and salt budget of the Arctic. This PhD thesis brings new insights to the inflow of AW in the area north of Svalbard. The IAOOS (Ice Atmosphere Ocean Observing System) platforms were deployed during the N-ICE2015 expedition which gathered the first winter hydrographic data in the area. They document shallow warm water over the Svalbard continental slope that melts sea ice with ice-ocean heat fluxes reaching up to 400W.m-2. Heat is brought from the AW layer up to the surface through near-inertial waves generated by winter storms, large barotropic tides over steep topography and/or geostrophic adjustments. Sea ice extent largely differs between winters 2015 and 2016. 1/12° operational model outputs from Mercator-Ocean suggest that convection-induced upward heat fluxes explain the differences. Model outputs are also used to examine the AW inflow pathways : besides the Svalbard Branch and the Yermak Branch, the model shows an AW winter pathway not much documented before : the Yermak Pass Branch across the Yermak Plateau. Finally, the model suggests an important mesoscale activity throughout the AW flow. The Yermak Pass Branch properties are examined using one-year (2007-2008) of moored ADCP data in the Yermak Pass. The flow is largely dominated by tides. In winter, baroclinic eddies of AW with a periodicity of 5 to 10 days and pulses of AW monthly/bimonthly are found, carrying AW eastward through the Pass. Model outputs suggest that the Yermak Pass Branch is a robust winter pattern over the last 10 years, carrying on average 31% of the volume transport of the West Spitsbergen Current.


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