Dynamique des structures cohérentes de méso et sousméso-échelle en mer d'Arabie

Dynamics of meso and submesoscale structures in the Arabian Sea

• Auteur / Autrice : Charly De Marez
• Direction : Xavier Carton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique et environnement
• Date : Soutenance le 03/09/2021
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (Plouzané, Finistère) - Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale
• Jury : Président / Présidente : Anne-Marie Treguier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Carton, Anne-Marie Treguier, Chantal Staquet, Sabrina Speich, Anne Petrenko, Rosemary Morrow, Claire Ménesguen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Chantal Staquet, Sabrina Speich

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tourbillons (mécanique des fluides)

Courants marins

Mots clés libres

Tourbillon

Méso-échelle

Sousméso-échelle

Instabilité

Mer d’Arabie

Vortex

Mesoscale

Submesoscale

Instability

Arabian Sea

Résumé

Dans des régions particulières du globe, les tourbillons ont un impact sur la circulation plus grand que la circulation grande échelle elle-même. C'est le cas en mer d'Arabie ou le transport des propriétés de la colonne d'eau est dominé par le transport induit par les tourbillons. Dans ce manuscrit de thèse, nous présentons tout d’abord la structure tridimensionnelle des tourbillons de méso-échelle en mer d'Arabie, grâce à l'utilisation conjointe de mesures altimétriques et de mesures in situ. Nous décrivons ensuite le cycle de vie de ces tourbillons à l’aide de simulations numériques, sous l'hypothèse qu’ils sont isolés du reste de la dynamique. Pour ces simulations, un tourbillon composite extrait des données in situ est utilisé comme condition initiale. Cela permet de réaliser des simulations très idéalisées, mais pour la première fois pertinentes et représentatives de la dynamique tourbillonnaire d'une région particulière. Nous discutons de l’impact de la stabilité des tourbillons sur leur durée de vie et sur la génération de structures de sousméso-échelle à la surface. Nous discutons également l’interaction entre les tourbillons et les frontières ouest des bassins océaniques, et mettons en relation ces résultats avec la mesure d'un tourbillon cyclonique de sousméso-échelle effectuée durant la campagne PHYSINDIEN 2019. Comme les tourbillons de méso-échelle ne sont en réalité pas isolés du champ tourbillonnaire ambiant, nous discutons finalement d'une partie des interactions entre tourbillons qui se produisent en mer d’Arabie : les fusions. Un des résultats principaux de cette étude est que la comparaison entre la distance pour laquelle deux tourbillons dans l'océan fusionnent, et la distance critique de fusion obtenue à partir d'études idéalisées de fusion de deux tourbillons isolés sur un plan f omet les paramètres principaux impliqués dans la fusion : le champ turbulent ambiant et l'effet β.

In the Arabian Sea, eddies have a greater impact on the circulation than the large-scale circulation.In this manuscript, we present the three-dimensional structure of mesoscale eddies in the Arabian Sea, through the joint use of altimetry and in situ measurements. We then describe the lifecycle of these eddies using numerical simulations, under the assumption that they are isolated from the rest of the dynamics. For these simulations, a composite vortex extracted from in situ data is used as an initial condition. We discuss the impact of vortex stability on the vortex lifetime and the generation of submesoscale structures at the surface.We also discuss the interaction between eddies and the western boundaries of ocean basins, and relate these results to the measurement of a cyclonic submesoscale vortex performed during the PHYSINDIEN 2019 experiment.Because mesoscale eddies are actually not isolated from the ambient eddy field, we finally discuss one part of the eddy interactions that occur in the Arabian Sea: mergers. One of the main results of this study is that the comparison between the distance for which two eddies in the ocean merge, and the critical merging distance obtained from idealized studies of two eddies isolated on an f-plane omits the main parameters involved in merging: the ambient turbulent field and the β-effect.