Dynamique de bord ouest et circulation méridienne verticale dans le gyre Subpolaire de l’Atlantique Nord

Western boundary dynamics and overturning circulation in the Subpolar North Atlantic

• Auteur / Autrice : Yingjie Liu
• Direction : Herlé Mercier, Damien Desbruyères
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique et environnement
• Date : Soutenance le 19/12/2022
• 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)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Marie Treguier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Herlé Mercier, Damien Desbruyères, Anne-Marie Treguier, Gilles Reverdin, Léon Chafik, Virginie Thierry, Thierry Penduff
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Reverdin, Léon Chafik

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atlantique (océan ; nord)

Circulation océanique

Mots clés libres

AMOC

Gyre subpolaire

Transport vertical

Observations

AMOC

Subpolar Gyre

Vertical Transport

Observations

Résumé

La circulation méridienne de retournement de l'Atlantique (AMOC) est une composante essentielle du système climatique en raison de son rôle vital dans la distribution globale de la chaleur, du carbone et des masses d'eau. La descente des eaux de surface de l'Atlantique Nord reliant les branches supérieure et inférieure de l'AMOC est une composante essentielle mais vulnérable de cette circulation globale. Le transport vertical associé se produit en partie le long des frontières continentales. Cette thèse présente une étude observationnelle étendue sur la quantification du « downwelling » moyen eulérien le long des pentes continentales du gyre subpolaire de l'Atlantique Nord (SPG) et un examen des mécanismes sous-jacents, en mettant l'accent sur le rôle des tourbillons de méso-échelle. Un bilan de volume révèle un « downwelling » total moyen (2002-2019) de 4.41±0.96 Sv à 1300 m de profondeur entre le détroit du Danemark et le Cap de Flemish, le transport barotrope (BT) contribuant pour 2.66±0.40 Sv et le transport barocline (BC) pour 1.84±0.44 Sv. Afin d'étudier les processus à l'origine de la plongée BC le long des bords du gyre SPG, i.e. la perte de chaleur et le gradient de densité associé, le bilan de chaleur moyen du courant de bords est étudié. A la fois les flux de chaleur latéraux, induits par les courants de bord et les tourbillons à méso-échelle, et les flux de chaleur air-mer jouent un rôle important dans la perte de chaleur du courant de bord. Dans un cadre lagrangien basé, on constate que la propagation des tourbillons contribue à refroidir la région de bord du gyre SPG.

The Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) is an essential component of the climate system due to its vital role in the global distribution of heat, carbon, and water masses. The downwelling of North Atlantic surface waters connecting the upper and lower AMOC limbs is an essential yet vulnerable partof this global circulation. This downwelling partly occurs along continental boundaries. This dissertation presents an extended observational investigation on the quantification of Eulerianmean downwelling along the continental slopes of the North Atlantic subpolar gyre (SPG) and an examination of the underlying mechanisms, with an emphasis on the role of mesoscale eddies. A volume budget of the SPG boundary reveals a total Eulerian-mean (2002-2019) downwelling of -4.41±0.96 Sv at 1300 m depth between Denmark Strait and Flemish Cap, with the barotropic transport (BT) contributing 2.66±0.40 Sv and the baroclinic transport (BC) contributing 1.75±0.43 Sv. To investigate the processes that cause the BC boundary downwelling, i.e., the boundary heat loss and associate along-boundary density gradient, the long-term mean heat budget of the boundary current system is studied. Both lateral heat fluxes, driven by the boundary current/mesoscale eddies, and air-sea heat flux play significant roles in the boundary heat loss. In a Lagrangian framework, it is found that cross-shore eddy propagation generally cools the SPG boundary.