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Takeshi Izumo Directeur de thèse: Joël Picaut

Le sous-courant équatorial et les échanges de masse et de chaleur associés dans le Pacifique tropical : variabilité, liens avec les événements El Niño-La Niña. Takeshi Izumo Directeur de thèse: Joël Picaut

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Takeshi Izumo Directeur de thèse: Joël Picaut

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Presentation Transcript

  1. Le sous-courant équatorial et les échanges de masse et de chaleur associés dans le Pacifique tropical : variabilité, liens avec les événements El Niño-La Niña Takeshi Izumo Directeur de thèse:Joël Picaut Travaux effectués au LEGOS (Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales)

  2. Plan • Présentation du Pacifique tropical, du phénomène El Niño et du sous-courant équatorial • Suivi lagrangien de masses d’eau pendant les événements El Niño-La Niña de 1997-98 dans le modèle OPA • Etude du sous-courant équatorial et de sa variabilité à partir des mouillages TAO/TRITON • Variabilité de la circulation tropicale associée au sous-courant équatorial dans le modèle, conséquences sur les échanges de chaleur • Conclusions et perspectives

  3. Plan • Présentation du Pacifique tropical, du phénomène El Niño et du sous-courant équatorial • Suivi lagrangien de masses d’eau pendant les événements El Niño-La Niña de 1997-98 dans le modèle OPA • Etude du sous-courant équatorial et de sa variabilité à partir des mouillages TAO/TRITON • Variabilité de la circulation tropicale associée au sous-courant équatorial dans le modèle, conséquences sur les échanges de chaleur • Conclusions et perspectives

  4. Anomalies mensuelles de la température de surface de la région Niño3.4 EUC EUC

  5. Mécanisme de recharge-décharge de la bande équatoriale (Jin, 1997) 1) décharge 2) état déchargé El Niño 3) recharge 4) état rechargé La Niña Meinen et McPhaden,2000

  6. La circulation moyenne du Pacifique tropical (NECC) divergence (SEC) convergence (EUC) Philander, 1990

  7. Trajectoires climatologiques dans un modèle Profondeur de la particule (m) Gu and Philander, 1997

  8. Problématique • Variation de la circulation équatoriale, de l’EUC et des cellules de circulation méridienne pendant El Niño. • Causes dynamiques des variations de débit et de température. • Conséquences sur les échanges de chaleur, sur les recharges/décharges et la SST dans le Pacifique équatorial.

  9. Plan • Présentation du Pacifique tropical, du phénomène El Niño et du sous-courant équatorial • Suivi lagrangien de masses d’eau pendant les événements El Niño-La Niña de 1997-98 dans le modèle OPA • Etude du sous-courant équatorial et de sa variabilité à partir des mouillages TAO/TRITON • Variabilité de la circulation tropicale associée au sous-courant équatorial dans le modèle, conséquences sur les échanges de chaleur • Conclusions et perspectives

  10. Courant zonal à 0°-165°E à 15 m (m/s) Données TAO OPA-ERS Corrélation: 0.93 Rms-dif: 0.22 m/s U à 0°-110°W à 75 m m/s Le modèle OPA • Modèle global développé au LODYC (Paris), grille ORCA 2° • Différents forçages interannuels: flux des réanalyses NCEP (1948-1999), vents des réanalyses NCEP ou vents ERS (de 1992 à 1999).

  11. Trajectoires de particules lâchées à 180° en juin 1997 Temps (mois) Décembre 1999 Juin 1999 Juin 1998 Juin 1997 Profondeur (m)

  12. Origines subtropicales des eaux froides émergeant début juin 1998 pendant la transition vers La Niña SST du modèle le 7 juin 1998 (°C) Température et courants en sous-surface (°C) Izumo et al., 2002

  13. Origine des eaux froides 01-06/1993 profondeur (m) -120 m Janvier 1993 -100 m Janvier 1993

  14. Origine des eaux froides 07-12/1993 profondeur (m) -180m -170m

  15. Origine des eaux froides 01-06/1994 profondeur (m) -170m -160m

  16. Origine des eaux froides 07-12/1994 profondeur (m) -160m -160m

  17. Origine des eaux froides 01-06/1995 profondeur (m) -150m -150m

  18. Origine des eaux froides 07-12/1995 profondeur (m) -140m -140m

  19. Origine des eaux froides 01-07/1996 profondeur (m) -150m

  20. Origine des eaux froides 07-12/1996 profondeur (m) -150m

  21. Origine des eaux froides 01-06/1997 profondeur (m) -130m

  22. Origine des eaux froides 07-12/1997 profondeur (m) -110m

  23. Origine des eaux froides 01-06/1998 profondeur (m) -120 m Janvier 1993 Juin 1998 0 m -100 m Janvier 1993 Izumo et al., 2002

  24. Conclusions intermédiaires 1) Analyse lagrangienne • Décharges complexes et asymétriques • Apport d’eaux froides des subtropiques par les cellules de circulation méridienne et l’EUC lors de la brusque transition vers La Niña en mai-juin 1998 2) Forte variabilité des trajectoires Difficulté de l’interprétation =>nécessité d’une approche eulérienne complémentaire

  25. Plan • Présentation du Pacifique tropical, du phénomène El Niño et du sous-courant équatorial • Suivi lagrangien de masses d’eau pendant les événements El Niño-La Niña de 1997-98 dans le modèle OPA • Etude du sous-courant équatorial et de sa variabilité à partir des mouillages TAO/TRITON • Variabilité de la circulation tropicale associée au sous-courant équatorial dans le modèle, conséquences sur les échanges de chaleur • Conclusions et perspectives

  26. Le système d'observation d‘El Niño actuel Mesures de courant

  27. Les mouillages TAO

  28. Les mouillages TAO

  29. Les différentes étapes d’obtention de séries continues des caractéristiques de l’EUC • Bouchage 3D des séries temporelles de U et T. • Interpolations verticales de U et T tous les 5 mètres. • Intégration verticale => DEUC, TEUC, zEUC, EcEUCà l’équateur • Extrapolation en latitude pour considérer l’EUC dans toute sa largeur. eq y EUC L z

  30. Données in situ TAO à 0°-110°W avant bouchage Courant zonal (courantomètres) (cm/s) Température (°C) PROFONDEUR (m) PROFONDEUR (m) Courant zonal (ADCP) (cm/s) PROFONDEUR (m)

  31. Données in situ TAO à 0°-110°W après bouchage Courant zonal (cm/s) Température (°C) PROFONDEUR (m) PROFONDEUR (m)

  32. Définition de la température de l’EUC Débit de l’EUC (DEUC): Température pondérée par le courant zonal de l’EUC (TEUC): Intérêt: calcul du transport de chaleur de l’EUC (FEUC):

  33. Efficacité de l’interpolation verticale Débit de l'EUC à l’équateur (DEUC/eq) à 110°W (m2/s) courantomètres + interpolation spline

  34. Efficacité de l’interpolation verticale Débit de l'EUC à l’équateur (DEUC/eq) à 110°W (m2/s) ADCP courantomètres + interpolation spline

  35. eq y EUC L z Extrapolation en latitude Modèle analytique: Avec: Lthéorie=(4π)1/4 (c/β)1/2 ~ 230 km Modèle numérique OPA à 140°W: (Sv) Débit de l’EUC réel (°C) Température de l’EUC réelle (c/β)1/2est le rayon de déformation équatorial TEUC DEUC

  36. eq y EUC L z Extrapolation en latitude Modèle analytique: Avec: Lthéorie=(4π)1/4 (c/β)1/2 ~ 230 km Modèle numérique OPA à 140°W: (Sv) Débit de l’EUC réel/extrapolé (°C) Température de l’EUC réelle/extrapolée Corrélation: 0.94 Corrélation: 0.98 (c/β)1/2est le rayon de déformation équatorial TEUC TEUC/eq DEUC DEUC/eq

  37. Extrapolation en latitude: données in situ (Sv) Débit de l’EUCà 170°W (°C) Température de l’EUCà 170°W o TEUC TEUC/eq x o DEUC DEUC/eq (Sv) Débit de l’EUCà 140°W (°C) Température de l’EUCà 140°W x o DEUC DEUC/eq o TEUC TEUC/eq

  38. Analyse physique de la variabilité de l’EUC à partir des données TAO extrapolées anomalie de l’EUC Variabilité ENSO (SST+vents) et anomalie de débit Anomalies de SST Anomalies de vent (Mantua et Battisti, 1995)

  39. Réponse quasi-linéaire du débit de l’EUC au vent zonal (Sv) Comparaison débit de l’EUC / vent zonal Corrélation: 0.96 D’EUC (170°W) (filtrage Hanning sur 2 ans) Avec Kthéorie= 2 ⅹ 10-4 Sv/Pa/m et Kexpérimental ~ 1.2 x 10-4 Sv/Pa/m.

  40. Relation linéaire entre la température de l’EUC et l’écart de profondeur entre la thermocline et l’EUC Comparaison température de l’EUC / écart de profondeur entre la thermocline et l’EUC à 170°W (°C) 33 m Corrélation: 0.96 11 m 0 m -11 m T’EUC 0.09°C/m x (z’20-z’EUC) -33 m (filtrage Hanning sur 3 mois)

  41. Utilisation du modèle pour la suite: validation de l’EUC avec les données TAO extrapolées DEUC à 140°W (Sv) Données TAO Modèle OPA-NCEP (°C) T’EUC à 140°W Données TAO Modèle OPA-NCEP

  42. Conclusions intermédiaires • Possibilité d’estimer avec précision les caractéristiques de l’EUC depuis 1980 à l’aide des mouillages TAO/TRITON à l’équateur. • Réponse linéaire du débit de l’EUC aux variations interannuelles du vent zonal à l’ouest de l’EUC. • Relation linéaire entre la température de l’EUC et la différence des profondeurs de la thermocline et de l’EUC. • Réalisme de l’EUC depuis 1980 dans le modèle OPA forcé par les vents NCEP

  43. Plan • Présentation du Pacifique tropical, du phénomène El Niño et du sous-courant équatorial • Suivi lagrangien de masses d’eau pendant les événements El Niño-La Niña de 1997-98 dans le modèle OPA • Etude du sous-courant équatorial et de sa variabilité à partir des mouillages TAO/TRITON • Variabilité de la circulation tropicale associée au sous-courant équatorial dans le modèle, conséquences sur les échanges de chaleur • Conclusions et perspectives

  44. Divergence en surface Convergence dans la pycnocline Circulation méridienne dans le modèle Densité potentielle à 170°W et transports méridiens intégrés (kg/m3)

  45. Variabilité interannuelle de la convergence dans la pycnocline transports dans la pycnocline anomalie de l’EUC

  46. Réponse linéaire et quasi-stationnaire de la convergence par l’océan intérieur aux variations de vent Comparaison avec l’estimation à partir de la théorie de Sverdrup (Sv) Corrélation: 0.96 Convergence dans la pycnocline par l’océan intérieur (modèle)

  47. Réponse linéaire et quasi-stationnaire de la convergence par l’océan intérieur aux variations de vent Comparaison avec l’estimation à partir de la théorie de Sverdrup (Sv) Corrélation: 0.96 Convergence dans la pycnocline par l’océan intérieur (modèle) (transport de Sverdrup – transport d’Ekman) x 0.38 (vents NCEP)

  48. Variabilité interannuelle de la divergence en surface transports dans la pycnocline transports dans la couche de surface anomalie de l’EUC

  49. Asymétrie des variations des divergences à 5°N et 5°S Divergence à 5°N et 5°S (Sv) Divergence à 5°S Divergence à 5°N

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