Caractérisation du front Nord-Baléares : Variabilité et rôle de la circulation des masses d'eau en Méditerranée Occidentale

Characterization of the North Balearic Front : Variability and role of water mass circulation in the Western Mediterranean

• Auteur / Autrice : Quentin-Boris Barral
• Direction : Bruno Zakardjian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 21/07/2022
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) (Marseille ; Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Sabrina Speich
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karina Von Schuckmann, Baptiste Mourre, Samuel Somot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sabrina Speich, Claude Estournel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fronts (météorologie)

Méditerranée (mer)

Océanographie

Masses d'eau

Courants marins

Méditerranée (mer ; ouest)

Mots clés libres

Front

Masse d'eau

Réanalyse

Variation saisonnière

Variation inter-annuelle

Formation d'eau profonde

Tourbillon

Méditerranée

Front

Water mass

Reanalysis

Seasonal variations

Annual variability

Deep water formation

Eddies

Mediterranean

Résumé

La Méditerranée Occidentale est l’un des bassins avec le plus de pollution plastique au monde, et son réchauffement de surface est quatre fois plus intense que celui des océans. Elle est dite "bassin laboratoire" pour l’étude de l’océan global : elle développe sa propre circulation de retournement. Sa courantologie est composée de 4 couches et d’environ 6 masses d’eau. La rencontre de deux masses d’eau de différentes températures et salinités en surface crée un front thermohalin. Cette thèse présente des avancées récentes sur la caractérisation des zones de fronts et sur la dynamique des masses d’eau en Méditerranée Occidentale. La détection de fronts de surface dans une simulation, et sur des observations satellites, a produit des cartes de statistiques de présence des fronts. Deux zones majeures de fronts, de température et de salinité, apparaissent dans le centre du bassin et se révèlent très différentes.La première est thermique, estivale et sur une profondeur de 50m. Elle part des Pyrénées mais s’estompe vers le nord-ouest de la Corse. La deuxième est haline, quasi-permanente et sur 200m de profondeur. Elle relie nettement les îles Baléares au sud-ouest de la Sardaigne. Précédemment confondues au sein d’un seul « front Nord-Baléares », leurs différentes origines et localisations impliquent que deux nouvelles appellations soient proposées. La zone de fronts halins marque la frontière entre eaux atlantiques jeunes du sud (AW) et vieilles du nord (mAW). Elle se fait déplacer vers le sud lors de la formation d’eau profonde (DWF) interannuelle du bassin provençal, et remonte ensuite vers le nord sous l’influence des tourbillons algériens (AEs). Le développement d’un algorithme de séparation des 6 différentes masses d’eau a permis de décrire la circulation particulière de chacune d’entre elles dans la simulation. Les circulations moyennes coïncident avec la littérature connue. Puis, outre un évènement irréaliste de circulation profonde, deux résultats importants sont déduits. D’une part, la simulation montre que la DWF du bassin provençal semble disloquer le gyre profond Est-Algérien, modifiant à son tour la trajectoire des AEs en surface. D’autre part, la DWF de 2005 a induit en 2009 un transit d’eau profonde vers la mer Tyrrhénienne.Néanmoins, ce transit a provoqué en surface un courant de retour de mAWs par le canal de Sardaigne vers le bassin algérien, au lieu d’un apport habituel par le canal Corse, et entraînant exceptionnellement de l’AW jusqu’en mer Ligure.

The Western Mediterranean is one of the basins with the most plastic pollution in the world, and its surface warming is four times more intense than that of the oceans. It is a so-called "laboratory basin" for the study of the global ocean : it develops its own overturning circulation. Its currentology is composed of 4 layers and about 6 water masses. The meeting of two water masses of different surface temperatures and salinities creates a thermohaline front. This thesis presents recent advances in the characterisation of front zones and water mass dynamics in the Western Mediterranean. The detection of surface fronts in a simulation, and on satellite observations, has produced maps of front presence statistics. Two major zones of fronts, of temperature and salinity, appear in the centre of the basin and are very different. The first is thermal, summer and 50m deep. It starts in the Pyrenees but fades towards the north-west of Corsica. The second is haline, quasi-permanent and over 200m depth. It clearly connects the Balearic Islands to southwestern Sardinia. Previously confused within a single "North Balearic front", their different origins and locations imply that two new designations are proposed. The haline front zone marks the boundary between young southern Atlantic waters (AW) and old northern waters (mAW). It is displaced southwards during the interannual deep water formation (DWF) of the Provençal basin, and then moves northwards under the influence of Algerian eddies (AEs). The development of an algorithmfor separating the 6 different water masses allowed the description of the particular circulation of each of them in the simulation. The average circulations coincide with the known literature. Then, besides an unrealistic deep circulation event, two important results are deduced. On the one hand, the simulation shows that the DWF of the Provençal Basin seems to dislocate the deep East Algerian gyre, modifying in turn the trajectory of the surface AEs. On the other hand, the 2005 DWF induced a deep water transit towards the Tyrrhenian Sea in 2009. However, this transit induced a surface return flow of mAWs through the Sardinia Channel towards the Algerian Basin, instead of the usual inflow through the Corsica Channel, and exceptionally causing AWto reach the Ligurian Sea.