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Theses Year : 2005

Oceanic mixed layer and upper ocean heat and salinity budget in the North Indian Ocean

Couche melangee oceanique et bilan thermohalin de surface dans l'Ocean Indien Nord

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Abstract

The goal of this thesis is to establish the oceanic and atmospheric processes that drive the seasonal and interannual variability of Sea Surface Temperature (SST) in the northern Indian Ocean. To achieve this goal, a forced ocean general circulation model is used and we analyse the oceanic and atmospheric terms that influence the mixed layer temperature, a proxy of SST. The upper ocean layer is of the utmost importance in that study. A correct simulation of the mixed layer depth will give us more reliable results regarding the potentially small variations of SST in that region. The first part of this work is to construct a climatology of the oceanic mixed layer depth from observations. As this product may be useful as well for other part of the ocean, we decide to do it on the global scale. Thanks to an innovative methodology, based on individual oceanic profiles, this new climatology exhibits more details in typical oceanic patterns and less biases than the previous ones. This study also shows the role of salinity on mixed layer depth. In addition to the barrier layer areas, we reveal vertically density-compensated layers in winter in the subtropical gyres and subtropical convergence zone. Some formation mechanisms are proposed for these structures about which little is known.
The investigation of simulated mixed layer heat and salinity budgets improves on the role of the ocean in the regulation of SST in the northern Indian Ocean. Even if wind is an important factor in driving the seasonal cycle of SST, several oceanic processes have an active role in this variability. In summer, in western Arabian Sea, oceanic upwellings contribute to decrease SST and dominate the atmospheric contribution. In eastern Arabian Sea and in the Bay of Bengal, sea surface salinity (SSS) is mainly driven by oceanic currents. Barrier layers created by these surface salinity changes allow to store heat below the surface layer that can be recovered later by entrainment warming during winter. On interannual timescale, in western Arabian Sea, both vertical processes and winds contribute significantly to SST variability. However, mechanisms of SST regulation appear to be more complicated than on seasonal timescale and require a more careful investigation.
L'objectif de cette these est de determiner quels sont les processus oceaniques et atmospheriques qui controlent la variabilite saisonniere et interannuelle de la Temperature de Surface Oceanique (TSO) dans l'Ocean Indien Nord. Notre approche consiste a utiliser un modele de circulation generale oceanique force et a analyser les termes oceaniques et atmospheriques qui influencent la TSO, representee par la temperature de la couche melangee. Cette couche de surface est donc primordiale dans cette etude. S'assurer qu'elle est bien representee par le modele oceanique nous permet d'obtenir des resultats plus robustes concernant les variations potentiellement faibles de la TSO dans cette region. La premiere etape de notre travail consiste donc a mettre au point un atlas de profondeur de couche melangee oceanique a partir d'observations. Etant donne l'interet potentiel pour d'autres regions de l'ocean d'un tel champ, cet atlas est etabli a l'echelle globale. Grace a une methodologie innovante, basee sur le traitement direct de profils oceaniques individuels, ce nouvel atlas presente plus de details dans les structures oceaniques classiques et moins de biais que les atlas precedents. Cette etude montre egalement le role de la salinite sur la profondeur de la couche melangee. Ainsi, outre les regions de couches barrieres classiques, on met en evidence des zones de compensations
verticales en densite en hiver dans les gyres subtropicales et dans la zone de convergence subtropicale. On propose des mecanismes de formation de ces structures peu discutees precedemment.

L'analyse des bilans thermohalins de la couche melangee du modele d'ocean nous montre ensuite plusieurs preuves du role de l'Ocean Indien Nord dans la regulation de la TSO. Meme si le vent reste un facteur important dans le controle du cycle saisonnier de la TSO, plusieurs phenomenes oceaniques participent activement
a cette variabilite. En ete, dans l'ouest de la Mer d'Arabie, les upwellings oceaniques contribuent a diminuer considerablement la TSO et dominent la contribution atmospherique. A l'est de la Mer d'Arabie et dans le Golfe du Bengale, la salinite de surface est en grande partie controlee par les courants oceaniques de mousson. Les couches barrieres creees par ces changements de salinite en surface permettent de stocker de la chaleur sous la couche melangee et de la redistribuer par entrainement en hiver. A l'echelle interannuelle, a l'ouest de la Mer d'Arabie, les vents et le melange oceanique vertical participent aussi de maniere equivalente a la variabilite de la TSO. Cependant, les mecanismes de regulation de la TSO semblent etre plus complexes qu'a l'echelle saisonniere et necessitent une etude plus approfondie.
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Dates and versions

tel-00011449 , version 1 (24-01-2006)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00011449 , version 1

Cite

Clément de Boyer Montégut. Couche melangee oceanique et bilan thermohalin de surface dans l'Ocean Indien Nord. Climatologie. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011449⟩
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