Les tourbillons océaniques de la Mer des Solomon

1. Les tourbillons océaniques de la Mer des Solomon

2. Les tourbillons océaniques de la Mer des Solomon • Plan 1 - Contexte de l’étude 2 - Outils et méthodes utilisés 3 - Résultats 4 - Projets

3. STC EUC WBC Océan intérieur 1. Contexte de l’étude 1.1 Contexte régional • Mer des Salomon = zone de transit et d’échanges de masses d’eaux entre les subtropiques et l’équateur (STC) => Alimente l’EUC et la Western Pacific warm pool • Rôle important dans ENSO et sur sa modulation à basse fréquence (échelle décennale)

4. 1. Contexte de l’étude 1.1 Contexte régional rms SLA (cm) SLA AVISO 1992-2008 • Mer des Salomon = région avec la plus forte variabilité spatiale et temporelle de SLA de tout l’océan tropical Pacifique.

5. 1. Contexte de l’étude 1.2 Description de la zone d’étude Indispensable Strait Solomon Strait Louisiades St George’s Channel • Géographie complexe caractérisée par: • Au Sud: une entrée « libre/ouverte », avec des récifs près de l’archipel des Louisiades • Au Nord: 2 détroits principaux (Vitiaz et Solomon Straits) et 1 secondaire (St George’s) • A l’Est: une frontière semi-fermée par les îles Salomon (hauts récifs), avec une entrée possible (Indispensable Strait) Vitiaz Strait

6. 1. Contexte de l’étude Melet et al., 2010(b) 1.3 Etat de l’art SLA EKE • Signal EKE maximal dans la partie Nord Est du bassin • Partie Est pus turbulente que la partie Ouest

7. 1. Contexte de l’étude • L’EKE comprend un signal lié à l’activité tourbillonnaire de méso-échelle et un signal lié à la modulation des conditions moyennes à basse fréquence • EKE moyen atteint 682 cm²/s² (Nord-Est) • EKE lié à la basse fréquence = 168 cm²/s² (en moyenne) 1.3 Etat de l’art Melet et al., 2010(b) (El Niño => La Niña) • jusqu’à 1000 cm²/s² • lié à d(SLA)/dt

8. 1. Contexte de l’étude • L’EKE comprend un signal lié à l’activité tourbillonnaire de méso-échelle et un signal lié à la modulation des conditions moyennes à basse fréquence • EKE moyen atteint 682 cm²/s² (Nord-Est) • EKE lié à la basse fréquence = 168 cm²/s² (en moyenne) • EKE lié à l’activité méso-échelle = 340 cm²/s² 1.3 Etat de l’art Melet et al., 2010(b) => Semble être moduler à l’échelle annuelle (cycle saisonnier)

9. 1. Contexte de l’étude • EKE lié à l’activité méso-échelle 1.3 Etat de l’art Melet et al., 2010(b) Hristova et al., 2011 => Le signal méso-échelle de l’EKE présente bien un cycle saisonnier, maximal en avril.

10. 1. Contexte de l’étude 1.4 Objectifs de l’étude • Faire le lien entre entre variabilité de la SLA, signal EKE haute fréquence et activité tourbillonnaire en Mer des tourbillons. • Décrire les propriétés spatiales (localisation, dénombrement, caractérisation cyclonique ou anticyclonique, amplitude, …) et temporelles (cycle annuel, variations interannuelles, durée de vie) des tourbillons de manière statistique. • Besoin d’utiliser une technique de détection et de suivi automatique des tourbillons. • Comparaison/confrontation des résultats sur les données AVISO et dans un modèle haute résolution (1/36° de la région) • Remonter aux mécanismes physiques de création/développement des tourbillons • Développement local ou extérieur à la Mer des Salomon • Si local: développement par instabilité barocline ou barotrope, rôle de la bathymétrie ?

11. 2. Outils et méthodes utilisés 2.1 Données utilisées • Données AVISO de SLA sur la période du 14/10/1992 au 06/07/2011 DT-MSLA "Upd” = Multimissiongridded sea surface heights computed with respect to a seven-year mean. Up-to-date datasets with up to four satellites at a given time (Jason-2 / Jason-1 / Envisat from 2009 or between October 2002 and September 2005, the association Jason-1 / Topex/Poseidon / Envisat / GFO). Sampling and Long Wavelength Errors determination are improved, but quality of the series is not homogeneous. As a snapshot, each map represents the sea state for a given day. Two levels of resolution are available: high resolution (1/3°x1/3°, Mercator grid)

12. 2. Outils et méthodes utilisés 2.2 Détection et suivi des tourbillons • Détection (basée sur les contours fermés de SLA) • Sur chaque carte de SLA, on recherche tous les extrema (minimum et maximum) locaux. • On cherche des contours fermés autour de ces extrema (tous les 0,1 mm); le contour le plus à l’exterieur correspond à la limite du tourbillon • Amplitude minimale des structures tourbillonnaire pour être considéré comme un tourbillon = 3cm Rq: cette technique utilise l’approximation géostrophique, et n’est utilisable qu’hors de l’équateur (Mer des Salomon=région limite)

13. 2. Outils et méthodes utilisés 2.2 Détection et suivi des tourbillons • Suivi des trajectoires • A chaque date, les tourbillons anticycloniques et cycloniques sont classés par amplitude décroissante. • On part du tourbillon avec la plus forte amplitude et on cherche à la date suivante s’il existe un tourbillon d’amplitude similaire dans un cercle de rayon 150 km autour. 150 km Propagation d’une onde de Rossby 150 km ou 150 km 150 km

14. 2. Outils et méthodes utilisés 2.2 Détection et suivi des tourbillons • Comparaison des données de la base de Chelton avec différentes amplitudes limites (méthode d’A. Chaigneau) Méthode de Chelton = Détection des tourbillons grâce au paramètre de Okubo-Weiss W = 4 (ux² + vx.uy).

15. 2. Outils et méthodes utilisés 2.2 Détection et suivi des tourbillons • Comparaison des données de la base de Chelton et de différentes amplitudes limites (A. Chaigneau) Ex: détection sur une date précise ( 04/08/2008) Base de CheltonMéthode « Chaigneau 3 cm » SLA => Les données de Chelton manquent un trop grand nombre de tourbillons en Mer des Salomon

16. 2. Outils et méthodes utilisés 2.3 Amélioration de la méthode de détection 1. Interpolationdes «trous » AVISO (Iles Salomon notamment) pour une meilleure détection près de ces régions Sans interpolationAvec interpolation => Augmentation du nombre de tourbillons détectés

17. 2. Outils et méthodes utilisés 2.3 Amélioration de la méthode de détection 2. Filtre pour ne prendre en compte que les tourbillons à l’intérieur de la Mer des Salomon (pour supprimer ceux sur des terres) Interpolation seuleInterpolation+filtre => Suppression des tourbillons sur les terres (ex. des Louisiades)

18. 2. Outils et méthodes utilisés 2.3 Amélioration de la méthode de détection • Conclusion: 2281 tourbillons détectés (2,26 de moyenne par date) (1178 anticycloniques (AE), 1103 cycloniques (CE)) Attention: Ici, 1 tourbillon correspond à 1 observation de tourbillons à une date donnée. Donc le même tourbillon, observé à 2 dates distinctes, compte pour 2, etc. …

19. 3. Résultats Nombre total d’eddies 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Dénombrement • Max. d’eddies au Nord-Est • Max. à la fois dû au cyclones et aux anticyclones Nb d’anticyclones Nb de cyclones

20. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Dénombrement (%) Nombre total d’eddies => Anticyclones plutôt dans l’Est => Cyclones dans l’Ouest (WBC) % d’anticyclones % de cyclones

21. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Propriétés générales Amplitudes Rayon (km) • Rayon moyen: ~ 100/150km • Rayon un peu plus grand pour les cyclones • Amplitudes et EKE assez similaires entre les cyclones et les anticyclones. EKE des tourbillons

22. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Cycle annuel • Anticyclones: max. en Mai/ min. en Oct • Cyclones: 2 max (Juin et Octobre) • Total: max. en juin (et en décembre) Nb de tourbillons

23. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Cycle annuel • Amplitudes: max. en avril pour les 2 sortes • Rayon: max en avril pour les anticyclones • max en août pour les cyclones Nb de tourbillons Rayon Amplitude

24. 3. Résultats 3.1 Détection Cycle annuel total DJF MAM JJA SON

25. 3. Résultats 3.1 Détection Cycle annuel spatial (CE) DJF MAM JJA SON

26. 3. Résultats 3.1 Détection Cycle annuel spatial (AE) DJF MAM JJA SON

27. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Variations interannuelles • Forte anticorrélation (-0.61) du nombre de cyclones et d’anticyclones à l’échelle interannuelle. • Anticyclones: max. en 95/96 ; 99/00; 07/09 et min. en 97/98 • Max en La Niña, Min. en El Niño

28. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Variations interannuelles (moyenne roulante à 18 mois) • Forte anticorrélation (-0.61) du nombre de cyclones et d’anticyclones à l’échelle interannuelle. • Cyclones: max. en 98/99 ; min. en 99/01 et 07/09 • Min. en La Niña • moins évident pendant El Niño: pas d’augmentation en 97/98 mais un peu plus tard (mi 1998)

29. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Variations interannuelles (moyenne roulante à 18 mois) • Forte anticorrélation (-0.61) du nombre de cyclones et d’anticyclones à l’échelle interannuelle avec un lag de 0. • L’anticorrélation augmente jusqu’à -0.65 avec un décalage de 16 semaines entre AE et CE.

30. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Variations interannuelles(filtre de Lanczos à 18 mois) • Evolution totale du nombre de tourbillons faiblement lié au SOI (Corrélation = ?).

31. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Variations interannuelles(filtre de Lanczos à 18 mois) • Evolution totale du nombre de tourbillons cache un comportement inverse entre AE et CE. • Correlation de -0.44 entre AE et CE

32. 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. • Variations interannuelles(filtre de Lanczos à 18 mois) • Correlation de -0.44 entre AE et CE sans lag. • L’anticorrelation augmente jusqu’à -0.7 avec un décalage de 21 semaines entre AE et CE.

33. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons • Trajectoires (>= 4 semaines)

34. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons • Trajectoires (>= 8 semaines) • AE et CE se forment majoritairement dans le Nord-Est. • AE également détéctés près d’Indispensable Strait • Propagation vers l’ouest dans la partie Sud (AE et CE) et dans le Nord pour les CE.

35. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Rq: prend en compte la durée de vie des tourbillons. La localisation d’un tourbillon correspond à ses coordonnées lors de sa première observation. 429 trajectoires pour les AE 407 trajectoires pour les CE • Durée de vie • Durée de vie similaire pour les AE et les CE. • Forme de la courbe ~= exponentielle décroissante • Durée de vie moyenne = 19 jours (AE et CE)

36. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Rq: prend en compte la durée de vie des tourbillons. La localisation d’un tourbillon correspond à ses coordonnées lors de sa première observation. 429 trajectoires pour les AE 407 trajectoires pour les CE • Durée de vie-cycle annuel • Durée de vie calculé à partir de la date de 1ère observation • Rappel: durée de vie moyenne = 19 jours • Durée de vie plus grande de février à juin plus faible de juin à octobre • Durée de vie max en fév/mars (AE et CE) • 2nd pic en nov (AE) et septembre (CE) • Min. en janvier/fev (CE) et septembre (AE)

37. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons • Evo. Interannuelle – eddylifetime. • Corrélation SOI/ Nb total de SOI (El Niño => faible temps de vie total). • Evolution AE/CEassez différentes: • AE/CE Corrélés en 95, Anticorrélés sur le reste de la période • => faible anticorrélation (-0.3, montant à -0.45 avec un lag de 20/25 semaines)

38. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Nombre total d’eddies • 4 zones de 1ère obs. : Nord Est, Sud-Vitiaz, Iles Salomon et Centre • Frontière Sud = pas une zone de 1ère obs. => pas d’advection de tourbillons par le Sud ? Nb d’anticyclones Nb de cyclones

39. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Nombre total d’eddies • Formation d’AE dans la partie Est • Formation de CE dans la partie ouest % d’anticyclones % de cyclones

40. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons • Cycle annuel 1st observation. Nb de tourbillons Amplitude Rayon

41. 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons • Evo. Interannuelle - 1st observation. • Aucune corrélation apparait en lien avec le SOI. • Pas d’anticorrélation AE/CE. • Pic de CE fin 2003 ??