Tourbillons océaniques de méso-échelle : énergie cinétique et transports des traceurs dans les modèles d'océan globaux

Auteur moral

Université Toulouse 3 Paul Sabatier : UT3

Auteur moral

Séférian, Roland ; Waldman, Robin

Année de publication

2024

Les tourbillons de méso-échelle sont des structures omniprésentes de la circulation océanique, caractérisés par des dimensions horizontales allant de 10 à 100 kilomètres. Les tourbillons sont essentiels à la dynamique des océans, leur énergie cinétique dépassant souvent celle des courants de grande échelle. Ils sont capables de transporter d'importantes quantités de masses d'eau, jouant ainsi un rôle clé dans la capacité de stockage de chaleur et de carbone de l'océan. Cette thèse s'intéresse à l'énergétique des tourbillons et tente de décrire la contribution de leur énergie cinétique dans le transport océanique. En particulier, la thèse vise à caractériser ce bilan d'énergie cinétique de manière globale à des fins de paramétrisation dans des modèles de climat. En combinant des mesures satellites des courants de surface avec une climatologie d'observations hydrographiques, le réservoir global de l'énergie cinétique des tourbillons est évalué. Ces nouvelles estimations confirment que les forts courants énergétiques de la circulation sont des lieux d'activité intense de la méso-échelle. Notre étude fournit une estimation globale du taux de dissipation des tourbillons et confirme que l'océan Austral et les courants de bords ouest représentent les principaux puis d'énergie. Une paramétrisation du bilan de l'énergie cinétique des tourbillons est développée afin de représenter les principales contributions au réservoir associé à la méso-échelle. Nos estimations basées sur les observations sont utilisées pour contraindre le bilan énergétique, mettant en évidence l'importance de bien modéliser les puits d'énergie. L'utilisation d'une formulation de la dissipation basée sur la théorie de Kolmogorov a particulièrement amélioré les performances du modèle à représenter la distribution spatiale de l'énergie cinétique de méso-échelle. La carte d'énergie est ensuite utilisée pour contraindre et unifier les paramétrisations de la circulation induite par les tourbillons et celle associée au mélange isopycnal. En impactant la circulation de grande-échelle ainsi que la capacité de l'océan à stocker la chaleur, cette nouvelle formulation démontre le rôle clé des tourbillons de méso-échelle dans le transport océanique et de l'importance de contraindre par l'énergie les paramétrisations des modèles d'océan et de climat.</div>

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