Empreintes des courants océaniques sur la tension de vents
Publié par Adrien le 29/12/2017 à 00:00
Source: CNRS-INSU
Une équipe de chercheurs du Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, Université Paul Sabatier / CNRS / CNES / IRD), du Laboratoire d'océanographie et du climat: expérimentations et approches numériques (LOCEAN/IPSL, UPMC / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / MNHN / IRD) et de l'Université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont le siège se trouve à Berkeley (Californie), comprenant dix...) (UCLA) ont mis en évidence et caractérisé l'effet du couplage entre les courants de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...) et la tension (La tension est une force d'extension.) de vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est...) à partir de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) satellitaires globales. Cette étude présente l'hétérogénéité spatiale et temporelle de ce couplage et démontre que son efficacité dépend principalement du vent à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte...). Les implications sur la représentation de la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) et méso-échelle dans les modèles numériques et sur les processus biogéochimiques sont aussi discutées.


Le couplage mécanique entre l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont...) et l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) génère des puits d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) des courants géostrophiques à méso-échelle vers l'atmosphère. Ce transfert d'énergie peut être exprimé via le travail du vent à méso-échelle ("eddy windwork") estimé à partir de l'énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie cinétique...) et du coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel, une fonction de base et ainsi de suite....) de couplage. Un FeKep négatif indique un transfert d'énergie des tourbillons vers l'atmosphère qui induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en...) une réduction de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) méso-échelle d'environ 30 % à l'échelle globale.

Les tourbillons océaniques de méso-échelle sont présents dans tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) l'océan et déterminent en partie son état moyen physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) et ecosystémique. Leurs description et compréhension ont été largement améliorées ces dernières décennies en raison du développement et de l'utilisation de missions spatiales et de modèles numériques à fine échelle. L'océan peut interagir avec l'atmosphère aussi bien par un couplage dit thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de...) (c'est-à-dire une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) entre la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) de surface et l'atmosphère) que par un couplage qualifié de mécanique: une interaction des courants de surface avec la tension du vent. Dans cette étude, nous nous intéressons au couplage mécanique dont on connaît les deux principaux effets sur l'océan: 1) Il réduit le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) de quantité de mouvement (En physique, la quantité de mouvement est la grandeur physique associée à la vitesse et la masse d'un objet. La quantité de mouvement d'un système fait partie, avec l'énergie, des valeurs qui se...) transmis par l'atmosphère à l'océan, ce qui ralentit l'intensité moyenne des courants océaniques; 2) Il induit une forte diminution de l'énergie cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.) à méso-échelle (et donc des tourbillons) par un processus de "eddy killing", c'est-à-dire en induisant des puits d'énergie, depuis les tourbillons océaniques vers l'atmosphère. Il a aussi été montré que ce couplage contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) partiellement la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des Courants de Bord Ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).).

Dans cette étude, basée sur 9 années de mesure spatiale de tensions de vent et de courants de surface, nous confirmons que les anomalies de tension de vent induites par le couplage mécanique présentent une relation linéaire avec les courants à méso-échelle. Nous montrons alors que le coefficient de couplage (st) entre tension de vent et courant de surface est caractérisé par une forte variabilité spatiale et saisonnière qui dépend principalement du vent à grande échelle. st peut être interprété comme une mesure de l'efficacité du couplage mécanique à créer des puits d'énergie de l'océan vers l'atmosphère. Nous proposons alors une paramétrisation simple de ce couplage pour des modèles océaniques forcés qui permet de rendre compte de la réponse atmosphérique à ce couplage.

Cette étude permet de mieux de comprendre les interactions entre l'océan et l'atmosphère à méso-échelle et suggère que les circulations océaniques à moyenne et méso-échelle ainsi que leurs effets sur la ventilation de la couche de surface et sur l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) seront mieux représentés dans des modèles océaniques qui prendront en compte cet effet.
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