Comité de thèse (Mardi 22 janvier 2013)

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1 Comité de thèse (Mardi 22 janvier 2013) La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Antoine BABONNEIX Directeur de thèse : Lionel Gourdeau Co-directeurs: Frédéric Marin et Jacques Verron 1

2 La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Bilan des 15 premiers mois Positionnement des travaux effectuées Questionnement scientifique Bibliographie Résultats scientifiques Déroulement général Perspectives pour la 2nde partie de thèse Discussion autour du futur papier Calendrier prévisionnel 2

3 La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Bilan des 15 premiers mois Positionnement des travaux effectuées Questionnement scientifique Bibliographie Résultats scientifiques Déroulement général Perspectives pour la 2nde partie de thèse Discussion autour du futur papier Calendrier prévisionnel 3

4 I) 1. Positionnement des travaux
Axe « tourbillons/activité méso-échelle en Mer des Salomon» But de l’étude = caractériser l’activité tourbillonnaire de méso-échelle en Mer des Salomon 4

5 I) 1.Positionnement des travaux
Axe « tourbillons/activité méso-échelle en Mer des Salomon» But de l’étude = caractériser l’activité tourbillonnaire de méso-échelle en Mer des Salomon Pourquoi la Mer des Salomon ? STC Océan intérieur EUC => Zone principale de transit des eaux alimentant l’EUC et la warm pool 5

6 I) 1.Positionnement des travaux
But de l’étude = caractériser l’activité tourbillonnaire de méso-échelle en Mer des Salomon Pourquoi l’activité tourbillonnaire ? m2/s 6

7 I) 1.Positionnement des travaux
But de l’étude = caractériser l’activité tourbillonnaire de méso-échelle en Mer des Salomon Pourquoi l’activité tourbillonnaire ? Melet et al. 2011 m2/s => L’activité méso-échelle est suspectée d’impacter fortement les propriétés (T, S et transport) des masses d’eaux traversant la Mer des Salomon 7

8 La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Bilan des 15 premiers mois Positionnement des travaux effectuées Questionnement scientifique Bibliographie Résultats scientifiques Déroulement général Perspectives pour la 2nde partie de thèse Discussion autour du futur papier Calendrier prévisionnel 8

9 I) 2.Questionnement scientifique
Questions scientifiques en amont de l’étude: Quelles sont les caractéristiques/propriétés des tourbillons détectés ? Comment l’activité méso-échelle varie-t-elle à la fois dans l’espace (à l’échelle de la Mer des Salomon) et dans le temps ? Quels sont les liens entre l’activité tourbillonnaire et la variabilité saisonnière et interannuelle ? Quel est l’impact de ces tourbillons sur les masses d’eaux ? 9

10 La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Bilan des 15 premiers mois Positionnement des travaux effectuées Questionnement scientifique Bibliographie Résultats scientifiques Déroulement général Perspectives pour la 2nde partie de thèse Discussion autour du futur papier Calendrier prévisionnel 1010

11 I) 3. Bibliographie Cours théoriques de M2 (océanographie physique) et de turbulence (M2 MdF + X. Carton) Théories géostrophiques, quasi-géostrophiques (et SQG à faire). Spectres et transferts d’énergies entre les différentes échelles Processus de génération des instabilités et des tourbillons. => Qu’est ce qu’un tourbillon et comment peuvent-ils se former ? 11

12 I) 3. Bibliographie Méthode de détection et caractéristiques des tourbillons océaniques dans l’océan global: Chelton et al. (2011 et 2007); Chaigneau et al. (2008 et 2009); Morrow et al., 2004); Fu et al. (2010); Pascual et al. (2006); Siegel et al. (2001). Comparaison des différentes techniques de détection et de suivi des tourbillons Propriétés des tourbillons de l’océan global Limites de détection liées à la qualité (la résolution) des données altimétriques => Quelle est la meilleure méthode à utiliser en Mer des Salomon? Chelton: 1,33 tourbillons de moyenne (chaigneau : 2.2 avec amp=3cm) 12

13 I) 3.Bibliographie Tourbillons et activité méso-échelle dans le Pacifique Sud: Qiu et al. (2004 et 2009); Chen et al. (2009); Ubelmann et al. (2011); Willett et al. (2006) Etudes régionales (SECC, Mer de Corail, Hawaii) dans la bande tropicale Pacifique Pas de détection de tourbillons mais étude de l’EKE et des processus de formation (instabilités baroclines et/ou barotropes). 13

14 I) 3.Bibliographie Tourbillons et activité méso-échelle en dehors du Pacifique : Jouanno et al. (2008); Beckman et al. (1994); Kurian et al. (2011) Détection de tourbillons dans des Mer semi-fermées Transferts d’énergie entre les courants moyens et la méso-échelle et quantification des instabilités baroclines/barotropes 14

15 I) 3.Bibliographie Quelques éléments sur l’activité méso-échelle en Mer des Salomon dans Melet et al. (2010b et 2012); Hristova et al. (2012). Variations temporelles BF et HF de la SLA et de l’EKE Cycle saisonnier de l’EKE. 15

16 La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Bilan des 15 premiers mois Positionnement des travaux effectuées Questionnement scientifique Bibliographie Résultats scientifiques Déroulement général Perspectives pour la 2nde partie de thèse Discussion autour du futur papier Calendrier prévisionnel 1616

17 I) 4. Résultats scientifiques
Outils - Données altimétriques: produit grillé hebdomadaire AVISO (1/3° * 1/3°) - Utilisation des méthodes de détection et de suivi des tourbillons d’Alexis Chaigneau (après élimination des données de la base de Chelton et al. (2011). - Critères utilisés: Amplitude min. = 3cm Rayon de recherche= 150km Chelton: 1,33 tourbillons de moyenne (chaigneau : 2.2 avec amp=3cm) 17

18 I) 4. Résultats scientifiques
Outils - Principe de la méthode d’Alexis: Détection des extrema de SLA, puis on cherche autour de ces extrema des contours fermés de SLA. Seules les structures présentant une amplitude minimale de 3cm sont conservées. On supprime aussi les tourbillons dont le centre détecté correspond à une terre. Pour les trajectoires, entre 2 dates (7 jours), on recherche le tourbillon autour de sa position initiale dans un cercle de rayon R=150km. Si 2 tourbillons sont détectés, on garde le plus « semblable » calculé à partir d’une fonction coût (f(R,Amp,EKE)). 18

19 I) 4. Résultats scientifiques
Outils - Principe de la méthode d’Alexis: => Problème de l’intersection entre les contours des tourbillons et les cotes « réelles »: 19

20 I) 4. Résultats scientifiques
Outils - Principe de la méthode d’Alexis: => Problème de la forme des tourbillons détectées : certaines structures très allongées doivent-elles encore être considérées comme des tourbillons ? 20

21 I) 4. Résultats scientifiques
=> Résultats présentés dans un poster à Qingdao pour l’Ocean Science Symposium (Qingdao, 09/2012) 21

22 I) 4. Résultats scientifiques
Détection totale 1 tourbillon= 1 détection à une date précise Max de densité dans le N-E au même endroit que le max. d’EKE. 2281 tourbillons détectés (2,26 de moyenne) (1178 anticycloniques (AE, en rouge) et 1103 cycloniques (CE, en bleu)) 22

23 I) 4. Résultats scientifiques
Différenciation AE vs CE % AE => Localisation préférentielle des tourbillons cycloniques dans la partie Ouest du bassin % CE 23

24 I) 4. Résultats scientifiques
Propriétés des tourbillons PDF Rayon entre 100 et 150 km Amplitude max. autour de la limite de détection Rayon (km) Amplitude (cm) 24

25 I) 4. Résultats scientifiques
Propriétés des tourbillons Long-lived eddies=lifetime > 3 weeks Tourbillons caractérisés par : Des rayons majoritairement compris entre 100 et 150 km, montant jusqu’à 250km. Des amplitudes allant jusqu’à 15cm (50% des tourbillons > 6cm) 25

26 I) 4. Résultats scientifiques
Cycle saisonnier => Cycle saisonnier fort Nombre total de tourbillons suit de 2-3 mois le signal EKE. Comportement des AEs et des CEs anticorrélé. AE : max. en Mai CE : max. en Octobre 26

27 I) 4. Résultats scientifiques
Variations interannuelles Variations interannuelles influencées par le SOI (Southern Oscillation Index) AEs et CEs fortement anticorrélés à cette échelle de temps 27

28 I) 4. Résultats scientifiques
Trajectoires 444 trajectoires pour les AEs et 421 pour les CEs sont détectés Durée de vie moyenne assez courte (3 semaines), et la distribution est fortement influencée par les tourbillons à très courte durée de vie 28

29 I) 4. Résultats scientifiques
Trajectoires Deux classes de tourbillons à longue durée de vie : quasi-stationnaires dans le Nord-Est, « migrants » dans la partie Sud 29

30 La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Bilan des 15 premiers mois Positionnement des travaux effectuées Questionnement scientifique Bibliographie Résultats scientifiques Déroulement général Perspectives pour la 2nde partie de thèse Discussion autour du futur papier Calendrier prévisionnel 3030

31 I) 5.Bon déroulement Difficultés rencontrées
Manque général de motivation, de dynamique Problèmes à finaliser les projets à temps (posters, présentations) Perte de temps sur le planning initial Pistes pour y remédier: ? 31

32 La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Bilan des 15 premiers mois Positionnement des travaux effectuées Questionnement scientifique Bibliographie Résultats scientifiques Déroulement général Perspectives pour la 2nde partie de thèse Discussion autour du futur papier Calendrier prévisionnel 3232

33 II) 1. Discussion autour de l’article
Mesoscale activity in the Solomon Sea from altimetry and gliders Plan général: I. Introduction II. Data and Methods III. High frequency variability IV. Eddy activity V. Vertical structures of eddies (gliders) VI. Discussion/Conclusion VII. References 33

34 II) 1. Discussion autour de l’article
III. High frequency variability Lien entre circulation moyenne et activité mésoéchelle (comme source d’EKE)? Différences N/S => Différents processus à l’œuvre ? 34

35 II) 1. Discussion autour de l’article
IV. Eddy activity Reprend les résultats présentés dans la partie précédente. Questions en suspens: Distinction entre tourbillons « à longue durée de vie » (lifetime >3 semaines) et les autres. Importance des tourbillons « courts » sur les transfo. des masses d’eaux? Tourbillons longs : 1/3 des traj. Détectées, 2/3 du nombre total d’obs. de tourbillons. 35

36 II) 1. Discussion autour de l’article
IV. Eddy activity Reprend les résultats présentés dans la partie précédente. Questions en suspens: Quelle propriété utiliser pour regarder la variabilité temporelle des tourbillons (nb, amplitude, rayon,…)? 36

37 II) 1. Discussion autour de l’article
IV. Eddy activity Reprend les résultats présentés dans la partie précédente. Questions en suspens: Pb en amont: les échelles spatiales de la circulation en Mer des Salomon sont similaires à celle des tourbillons. Dans la partie Nord, doit-on continuer à considérer ce qui semble être une modulation de la circulation moyenne comme un tourbillon ? Filtrage HF initial de la SLA avant détection. Calcul de la SLA en retranchant une moyenne climato. 37

38 II) 1. Discussion autour de l’article
IV. Eddy activity Reprend les résultats présentés dans la partie précédente. Questions en suspens: Pb en amont: les échelles spatiales de la circulation en Mer des Salomon sont similaires à celle des tourbillons. => Tourbillon détecté sur la SLA climatologique dans la partie N-E 38

39 II) 1. Discussion autour de l’article
V. Vertical structures of eddies (gliders) => Avec les gliders, on obtient en plus, des informations sur la structure verticale des tourbillons Example mission 12 10 glider missions => Intercomparaison entre les données gliders et les données altimétriques => Vérification: est ce que les tourbillons traversés par le glider apparaissent dans les données AVISO à la même date ? 39

40 II) 1. Discussion autour de l’article
V. Vertical structures of eddies (gliders) => Avec les gliders, on obtient en plus, des informations sur la structure verticale des tourbillons Example mission 12 10 glider missions Extension verticale des tourbillons Quantification des anomalies T,S associées 40 Cross track geostrophic velocity (positive to right of track, shaded) Potentiel density (minus 1000, contoured)

41 La méso-échelle océanique du Pacifique Sud-Ouest dans la caractérisation des eaux du sous-courant équatorial. Bilan des 15 premiers mois Positionnement des travaux effectuées Questionnement scientifique Bibliographie Résultats scientifiques Déroulement général Perspectives pour la 2nde partie de thèse Discussion autour du futur papier Calendrier prévisionnel (et perspectives) 4141

42 II) 2. Calendrier prévisionnel
2013 2014 1 papier tourbillon 1 papier interannuel/ sources de l’EUC /avenir des anomalies interannuelles sortant de la mer des Salomon Deadline « Special issue » of JGR (Qingdao) (Juillet) => Soumission de 2 papiers Campagne en Mer Pandora 2 (22/09 – 27/10) Colloques (AGU/ Ocean Sciences) Soutenance (Octobre) 3ème papier (fin 2013) Mission Nouméa (Septembre) ? 42

43 II) 2.Calendrier prévisionnel
Projet de travail à partir de cet été (futur 3ème papier): Passer des données AVISO aux sorties du modèle (1/36°) et y appliquer la méthode de détection/suivi des tourbillons Dans le modèle, étudier la structure verticale des tourbillons. Les propriétés des tourbillons sont-elles modifiées grâce à ce gain de résolution ? Remonter aux mécanismes de création et de maintien des tourbillons (calcul d’instabilités barotropes/baroclines du type Jouanno et al.) Question technique : rapatriement 1/36° à Nouméa ?? 43

44 III) Compléments Travaux effectués sur la variabilité interannuelle des sources de l’EUC et du devenir des anomalies sortant de la Mer des Salomon => Poster présenté à Vienne pour l’EGU, puis représenté à Qingdao à l’OSS 44

45 III) Compléments Travaux effectués sur la variabilité interannuelle des sources de l’EUC et du devenir des anomalies sortant de la Mer des Salomon Modèle utilisé: ORCA12 global Très bons courants simulés dans l’Ouest et le long de la PNG 45

46 III) Compléments Travaux effectués sur la variabilité interannuelle des sources de l’EUC et du devenir des anomalies sortant de la Mer des Salomon 46

47 III) Compléments Scientifiques Professionnels
Formations Ecole Doctorale DÉJÀ FAITES Scientifiques Cours de M2 de turbulence Formation NCL (Météo France) Formations bibliométrie (Web ok Knowledge, Zotero,…) à l’OMP Vulgarisation scientifique (Fête de la science à l’OMP, kiosque au Muséum, festival Novella à la cité de l’espace). Professionnels - Rien pour le moment ! 4747

48 III) Compléments Scientifiques Autres formations bibliométrie
2) Formations Ecole Doctorale A REALISER Scientifiques Autres formations bibliométrie Professionnels - Doctoriales (durée=1 semaine) 48