Échanges indo-atlantiques d’eau subtropicale en relation aux structures frontales et de mésoéchelle : utilisation de la série temporelle altimétrique de niveau de la mer

par Guillaume Dencausse

Thèse de doctorat en Océanographie physique

Sous la direction de Sabrina Speich et de Michel Arhan.

Soutenue en 2009

à Brest .

mots clés

• Courant des Aiguilles
• Anneaux des Aiguilles
• Eau subtropicale
• Super-gyre subtropic
• Altimétrie
• Front subtropical
• Retroflection
• Circulation océanique -- Atlantique (océan)
• Circulation océanique -- Indien, Océan
• Hydrodynamique

Résumé

Les échanges indo-atlantiques d’eau subtropicale jouent un rôle essentiel dans le contrôle du climat global. L’intense activité de mésoechelle au sud de l’Afrique contribue fortement à ces échanges, mais reste mal connue. Un schéma de circulation de ces eaux veut que les gyres subtropicaux des océans voisins soient reliés en un super-gyre. A partir d’une série temporelle altimétrique de hauteur de mer de plus de douze ans, nous étudions les échanges par la « branche nord » du super-gyre (Indien vers Atlantique), et par la « branche sud » (sens inverse). Concernant la branche nord, une première étude de la rétrotiection du Courant des Aiguilles apporte une description statistique fine de son comportement, et met en évidence le rôle perturbateur de la bathymétrie locale. Puis, un suivi exhaustif des trajectoires d’anneaux des Aiguilles libérés par la rétroflection fait apparaître trois chemins types, en lien avec la bathymétrie régionale, dont les contributions aux échanges indo-atlantiques sont évaluées. Une application de ces études à des simulations régionales met en lumière une représentation imparfaite de la rétroflection et des trajectoires d’anneaux. Les échanges par la branche sud du super-gyre pourraient reposer sur l’écoulement associé au Front Subtropical, la continuité de ce front étant alors essentielle. Si celle-ci apparaît en vision moyenne, l’application d’une méthode développée pour positionner le front sur les champs de hauteur de mer hebdomadaires montre une forte perturbation du front par les structures de mésochelle à l’ouest de la rétroflection, et un tracé discontinu. Les mécanismes d’échanges par cette branche sont donc probablement plus complexes.

Titre traduit

Indo-atlantic exchanges of subtropical water in relation to frontal and mesoscale structures : use of the sea-level altimetric time-series

Résumé

Indo-Atlantic exchanges of subtropical water play a crucial role in controlling global climate. The intense mesoscale activity south of Africa contributes to these exchanges, yet remains poorly described. A commonly accepted circulation scheme of those waters assmues that the subtropical gyres of the neighbouring oceans are partially connected, forming a super-gyre. Using an altimeter-derived sea-level time series spanning over 12 years, we study the exchanges through the “northern branch” of the super-gyre (Indian to Atlantic ocean), and through the “southern branch” (opposite direction). Regarding the northern branch, an initial study of the Agulhas Current Retroflection yields a statistical description of its behaviour, and shows the disrupting role of local bathymetry. Then, a thorough tracking of all Agulhas Rings trajectories shed by the Retroflection yields 3 typical paths, linked to regional bathymetry, whose contributions to inter-ocean exchanges are evaluated. Applying the same methods to regional simulations shows inadequate behaviour of the Retroflection and ring trajectories. Exchanges through the southern branch of the super-gyre could be associated with the a jet-like flow of the Subtropical Front, the question of its continuity thus being crucial. If the front seems continuous in the mean sea level field, applying the method developed to locate the mean front to weekly SSH fields shows that mesoscale features west of the retroflection strongly disturb its path, making it discontinuous. Exchanges mechanisms through this branch are thus probably more complex.