Assas Recherche | Flux tourbillonnaires à fine échelle dans l'Océan Austral avec la mission satellitaire SWOT

Flux tourbillonnaires à fine échelle dans l'Océan Austral avec la mission satellitaire SWOT (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Carli Elisa

Carli, Elisa

Nom

Carli

Prénom

Elisa

Nationalité

Français

Date de soutenance : 18-12-2024

Directeur(s) de thèse : Morrow Rosemary Anne

Morrow, Rosemary Anne

Nom

Morrow

Prénom

Rosemary Anne

- Vergara Oscar

Vergara, Oscar

Nom

Vergara

Prénom

Oscar

Etablissement de soutenance : Université de Toulouse (2023-....)

Université de Toulouse (2023-....)

Nom

Université de Toulouse (2023-....)

Laboratoire : Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (Toulouse ; 1995-....)

Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (Toulouse ; 1995-....)

Nom

Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (Toulouse ; 1995-....)

Ecole doctorale : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)

École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)

Nom

École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)

Informations générales

Discipline : Océan, Atmosphère, Climat
Classification : Sciences de la terre

Mots-clés libres : Interférométrie radar, SWOT, Vitesse verticale, Mésoéchelle, Océan Austral, Énergie cinétique
Mots-clés :

Tourbillons (mécanique des fluides)
Imagerie satellitaire
Climat - Simulation, Méthodes de

Résumé : Comprendre la circulation océanique horizontale et verticale à petite échelle, un défi ouvert en océanographie, nous permettrait d'évaluer la capacité de l'océan à stocker et à transporter la chaleur, les gaz et les nutriments. Les tourbillons, caractérisés par des échelles allant de quelques centaines à quelques kilomètres, transportent la majeure partie de l'énergie cinétique dans nos océans. Les grands tourbillons, dont le diamètre dépasse 100 km, sont bien documentés grâce aux instruments in-situ et aux altimètres satellitaires, ce qui met en évidence leur rôle essentiel dans le transport horizontal. Ces dernières années, des études ont montré que des tourbillons plus petits (10 à 100 km) contribuent significativement au transport horizontal et entraînent des mouvements verticaux de l'eau, essentiels pour réguler les échanges entre la surface de l'océan et les couches plus profondes. Cependant, les altimètres satellitaires actuels offrent une vision incomplète du cycle de vie des tourbillons, en particulier des processus clés de génération et de dissipation à petite échelle. Par conséquent, la plupart des modèles climatiques excluent encore les phénomènes à petite échelle, et même les modèles océaniques à haute résolution ne peuvent être validés à ces échelles, en raison du manque de données d'observation. Le nouveau satellite SWOT (Surface Water and Ocean Topography) de la NASA et du CNES offre une vue globale des océans à jusqu'à 15 km. Sa large fauchée de 120 km couvre plus de 90 % de la surface de la Terre. Dans ce travail, nous nous demandons si SWOT peut résoudre certaines des dynamiques manquantes à fine échelle et quels phénomènes physiques peuvent être déduits de ses observations. Avant le lancement, nous avons analysé une simulation à haute résolution dans la région du courant des Aiguilles, montrant que les petites échelles incluses dans les observations SWOT contribueraient fortement à l'énergie cinétique et au cisaillement par rapport à l'altimétrie conventionnelle. Les observations pseudo-SWOT permettent de détecter de petits tourbillons de méso-échelle (~ 40 km), également observés dans les mesures SWOT réelles, se propageant à travers la région des Aiguilles. Nous constatons que ces petites échelles ont également un impact sur la cascade d'énergie inverse de l'océan, qui est active à des longueurs d'onde plus petites que dans les cartes issues de l'altimétrie au nadir. Nous avons ensuite étendu l'analyse à l'intérieur de l'océan et montré que les observations de hauteur de surface SWOT peuvent être utilisées pour estimer les vitesses verticales et les flux de chaleur à l'intérieur de l'océan. Une méthodologie "effective Surface Quasi-Geostrophy" offre une précision comparable à celle d'un modèle couplé idéalisé à haute résolution. Nous pouvons capturer jusqu'à 70 % de la vitesse verticale à 70 km de longueur d'onde à 1 km de profondeur. Enfin, nous avons validé les observations de SWOT par rapport à un échantillonnage de température à haute résolution des premiers 800 m de profondeur au sud de la Tasmanie, collecté en décembre 2023 pendant une campagne SURVOSTRAL. SWOT localise le front polaire de subsurface et offre une représentation plus réaliste de l'interaction à petite échelle entre le jet frontal et la bathymétrie. Les petites échelles nouvellement observées introduisent une grande partie de l'énergie tourbillonnaire et de la variabilité des déformations, ce qui contribue à augmenter les vitesses verticales reconstruites et les flux de chaleur dans la région. Mes recherches s'inscrivent dans le cadre d'un effort plus large de la communauté océanographique visant à mieux comprendre les échanges horizontaux et verticaux dans la partie supérieure de l'océan à multiples échelles. Cela nous permettra d'améliorer les modèles climatiques, contribuant ainsi à la protection des océans et de la biodiversité.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2024TLSES269
Type de ressource : Thèse