Mesoscale air-sea coupled interactions in the South-East Pacific
Interactions couplées océan-atmosphère à méso-échelle dans le Pacifique Sud-Est
Résumé
This PhD thesis studies the air/sea interactions at the oceanic mesoscale (10-300
km) in the South-East Pacific and their consequences on the oceanic mesoscale activity.
Satellite observations and a high-resolution regional ocean-atmosphere coupled model are
used to characterize the mesoscale Sea Surface Temperature (SST)-wind stress (WS) in-
teractions. The intensity of the WS response to SST displays similar spatial and seasonal
variability both in the model and the observations. The simulation is further analyzed to
study this variations and to understand the boundary layer adjustment mechanisms. A mo-
mentum balance evidenced that the near surface wind anomalies are created by anomalies
of the turbulent mixing term.
The consequences on the ocean dynamics of the modulation of air-sea momentum, heat
and fresh water fluxes by mesoscale SST and surface current are investigated using a set
of sensitivity experiments. On one hand, near the coast, the WS response to the upwelling
SST front decreases both the upwelling and the eddy kinetic energy (EKE) generation
through baroclinic conversion. A negative feedback of the atmospheric response on the
SST anomalies amplitude is also evidenced. On the other hand, the WS modulation by
oceanic surface currents decreases the EKE generation by the mesoscale wind work. It also
creates an Ekman pumping attenuating the sea surface height anomalies associated to the
coherent eddies.
Cette thèse s’intéresse aux interactions entre l’océan et l’atmosphère dans le
Pacifique Sud-Est, à des échelles comprises entre 10 et 300 km ("meso-échelle" océanique).
Des observations satellites et un modèle couplé à haute résolution (1/12°) sont utilisés
pour caractériser la relation entre la meso-échelle de température de surface de la mer
(SST) et celle de l’intensité de la tension de vent (TV). L’intensité de la réponse de la
TV aux anomalies de SST présente des variations spatiales et saisonnière marquées. Une
analyse de l’ajustement de la couche limite atmosphérique aux anomalies de de SST dans
les simulations numériques permet d’expliquer l’origine et l’intensité des variations de TV
et de vitesse du vent. L’étude du bilan de quantité de mouvement montre que les anomalies
de la vitesse du vent près de la surface sont créées par les anomalies du terme de mélange
turbulent.
Le modèle couplé a également permis d’étudier la réponse océanique à la modulation des
flux à l’interface air-mer par la meso-échelle de courant de surface et de SST. D’une part,
près de la côte, la réponse de la TV à la présence du front de SST diminue l’intensité de
l’upwelling et la génération d’énergie cinétique turbulente (EKE) par instabilité barocline.
La réponse de l’atmosphère à la meso-échelle de SST a également une rétroaction négative
sur les anomalies de SST. D’autre part, la modulation de la TV par les courants de surface
diminue la génération d’EKE due au travail des anomalies de TV, et créé un pompage
d’Ekman atténuant les anomalies de niveau de la mer associées aux tourbillons meso-
échelle.