Lagrangian study of meso and submesoscale eddies in the western Mediterranean Sea: phenomenology and interaction with the general circulation - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2002

Lagrangian study of meso and submesoscale eddies in the western Mediterranean Sea: phenomenology and interaction with the general circulation

Etude lagrangienne de circulations tourbillonnaires de subméso et mésoéchelle en Mediterranee occidentale sur la base d'observations et de simulations numériques : phénoménologie et interaction avec la circulation générale

(1)
1

Abstract

This study is mainly based on lagrangian data from subsurface floats and numerical simulations to reconsider the circulation patterns in the Western Mediterranean Sea. The main results deal with the circulation of intermediate and deep waters and show the importance of intermittent processes and coherent eddies, which are responsible for significant fluxes through the basin interior. About 40% of the deep waters newly-formed in the Gulf of Lion spread during the post-convective phase over the entire Western Mediterranean Sea in the cores of submesoscale coherent eddies (their lifetime can exceed 1.5 years). They are subsurface eddies characterized by a radius is around 5-10km, a large vertical extension O(1-2 km) centered around 1000 m depth, and a rotational period of a few days (corresponding to a relative vorticity of around +f/2 for the cyclonic eddies or -f/2 f or the anticyclonic ones). The trajectories of such eddies and the properties of the water in their cores are constrained by general circulation features, but also by mesoscale circulations (topographic Rossby waves, eddies, jets). In the Algerian Basin, a barotropic and cyclonic gyre circulation is revealed by the observations and corroborated by the numerical simulations from the prototype MERCATOR. The analysis and intercomparison of the observations and the numerical model show this gyre is constrained by the topography and the general circulation of the western Mediterranean sea. This gyre, detaching from the slope, induces the formation of "Sardinian Eddies" at the south-west corner of Sardinia. These eddies are anticyclonic, strongly barotropic and characterized by a radius of around 30 km and a relative vorticity of -f/16. The "Sardinian Eddies", in addition to the "Algerian Eddies" generated by the instability of the coastal Algerian Current, are promoting the Algerian Basin as a region characterized by a strong mesoscale activity. During their formation, the "Sardinian Eddies" can trap LIW and TDW coming from the Tyrrhenian Sea and constrained to circulate between the gyre and the slope. About half of these waters coming from the Tyrrhenian Sea through the Sardinia-Tunisia Channel are thus advected towards the basin interior. The other half participates to the general boundary circulation.
Ce travail de thèse s'appuie essentiellement sur des données de flotteurs de subsurface complémentées par des simulations numériques pour revisiter les schémas de circulation en Méditerranée occidentale. Les principaux résultats de ce travail concernent les circulations des eaux intermédiaires et profondes et proposent de s'écarter d'une vision classique de ventilation par les courants de bord, en montrant l'effet important de phénomènes intermittents et de structures tourbillonnaires cohérentes induisant des flux significatifs à travers le bassin. Il est mis en évidence que près de la moitié (40\%) des eaux profondes nouvellement formées dans le Golfe du Lion se répandent en phase post-convective dans tout le bassin occidental, advectées dans le c(\oe)ur de tourbillons de submésoéchelle (dont le rayon est typiquement de 5km) cohérents (la durée de vie de certains pouvant excéder 1 an et demi). Ce sont des tourbillons de subsurface néanmoins caractérisés par une grande extension verticale O(1-2km) centrée vers 1000 m de profondeur. Les trajectoires et compositions de ces tourbillons sont contraintes par les grands traits de circulation générale mais aussi par des écoulements de mésoéchelle (ondes de Rossby topographiques, autres tourbillons, jets). Dans le bassin algérien, une circulation cyclonique gyrale fortement barotrope, est révélée par les observations et corroborée par la simulation numérique de la maquette MERCATOR. L'analyse et intercomparaison des observations et du modèle numérique montrent que ce gyre à l'échelle du bassin est contraint par la topographie et la circulation générale de la Méditerranée occidentale. Ce gyre, en se décollant du talus, impose la formation de tourbillons " sardes " au coin sud-ouest de la Sardaigne. Ces tourbillons sont anticycloniques, fortement barotropes et caractérisés par un rayon d'environ 30 km et une durée de vie de plus de 5 mois. Les tourbillons " sardes " s'ajoutent aux tourbillons " algériens " essentiellement baroclines et limités à la couche de surface et qui sont issus de la déstabilisation du courant côtier algérien, pour faire de ce bassin une zone de très forte activité à mésoéchelle. Lors de leur processus de formation, les tourbillons " sardes " peuvent piéger en leurs centres, des LIW et TDW en provenance de la mer Tyrrhénienne et contraintes à circuler entre le gyre et le talus. Environ la moitié des eaux en provenance de la mer Tyrrhénienne par le chenal de Sardaigne-Tunisie sont advectées ainsi vers l'intérieur du bassin. L'autre moitié participe à la circulation générale de bord cyclonique.
Fichier principal
Vignette du fichier
tel-00010060.pdf (55.19 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

tel-00010060 , version 1 (07-09-2005)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00010060 , version 1

Cite

Pierre Testor. Etude lagrangienne de circulations tourbillonnaires de subméso et mésoéchelle en Mediterranee occidentale sur la base d'observations et de simulations numériques : phénoménologie et interaction avec la circulation générale. Océan, Atmosphère. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00010060⟩
225 View
148 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More