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Les tourbillons océaniques de la Mer des Solomon.

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1 Les tourbillons océaniques de la Mer des Solomon

2 Plan 1 - Contexte de létude 2 - Outils et méthodes utilisés 3 - Résultats 4 - Projets

3 1. Contexte de létude Mer des Salomon = zone de transit et déchanges de masses deaux entre les subtropiques et léquateur (STC) => Alimente lEUC et la Western Pacific warm pool Rôle important dans ENSO et sur sa modulation à basse fréquence (échelle décennale) STC Océan intérieur WBC EUC 1.1 Contexte régional

4 1. Contexte de létude Mer des Salomon = région avec la plus forte variabilité spatiale et temporelle de SLA de tout locéan tropical Pacifique. SLA AVISO rms SLA (cm) 1.1 Contexte régional

5 1.2 Description de la zone détude 1. Contexte de létude Vitiaz Strait St Georges Channel Solomon Strait Géographie complexe caractérisée par: Au Sud: une entrée « libre/ouverte », avec des récifs près de larchipel des Louisiades Au Nord: 2 détroits principaux (Vitiaz et Solomon Straits) et 1 secondaire (St Georges) A lEst: une frontière semi-fermée par les îles Salomon (hauts récifs), avec une entrée possible (Indispensable Strait) Louisiades Indispensable Strait

6 SLA EKE Signal EKE maximal dans la partie Nord Est du bassin Partie Est pus turbulente que la partie Ouest 1. Contexte de létude Melet et al., 2010(b) 1.3 Etat de lart

7 LEKE comprend un signal lié à lactivité tourbillonnaire de méso- échelle et un signal lié à la modulation des conditions moyennes à basse fréquence EKE moyen atteint 682 cm²/s² (Nord-Est) EKE lié à la basse fréquence = 168 cm²/s² (en moyenne) jusquà 1000 cm²/s² lié à d(SLA)/dt (El Niño => La Niña) Melet et al., 2010(b) 1. Contexte de létude 1.3 Etat de lart

8 LEKE comprend un signal lié à lactivité tourbillonnaire de méso- échelle et un signal lié à la modulation des conditions moyennes à basse fréquence EKE moyen atteint 682 cm²/s² (Nord-Est) EKE lié à la basse fréquence = 168 cm²/s² (en moyenne) EKE lié à lactivité méso-échelle = 340 cm²/s² => Semble être moduler à léchelle annuelle (cycle saisonnier) 1. Contexte de létude Melet et al., 2010(b) 1.3 Etat de lart

9 EKE lié à lactivité méso-échelle Hristova et al., 2011 => Le signal méso-échelle de lEKE présente bien un cycle saisonnier, maximal en avril. 1. Contexte de létude Melet et al., 2010(b) 1.3 Etat de lart

10 1. Contexte de létude 1.4 Objectifs de létude Faire le lien entre entre variabilité de la SLA, signal EKE haute fréquence et activité tourbillonnaire en Mer des tourbillons. -Décrire les propriétés spatiales (localisation, dénombrement, caractérisation cyclonique ou anticyclonique, amplitude, …) et temporelles (cycle annuel, variations interannuelles, durée de vie) des tourbillons de manière statistique. Besoin dutiliser une technique de détection et de suivi automatique des tourbillons. Comparaison/confrontation des résultats sur les données AVISO et dans un modèle haute résolution (1/36° de la région) Remonter aux mécanismes physiques de création/développement des tourbillons Développement local ou extérieur à la Mer des Salomon Si local: développement par instabilité barocline ou barotrope, rôle de la bathymétrie ?

11 Données AVISO de SLA sur la période du 14/10/1992 au 06/07/2011 DT-MSLA "Upd = Multimission gridded sea surface heights computed with respect to a seven-year mean. Up-to-date datasets with up to four satellites at a given time (Jason-2 / Jason-1 / Envisat from 2009 or between October 2002 and September 2005, the association Jason-1 / Topex/Poseidon / Envisat / GFO). Sampling and Long Wavelength Errors determination are improved, but quality of the series is not homogeneous. As a snapshot, each map represents the sea state for a given day. Two levels of resolution are available: high resolution (1/3°x1/3°, Mercator grid) 2. Outils et méthodes utilisés 2.1 Données utilisées

12 2. Outils et méthodes utilisés Détection (basée sur les contours fermés de SLA) 1.Sur chaque carte de SLA, on recherche tous les extrema (minimum et maximum) locaux. 2.On cherche des contours fermés autour de ces extrema (tous les 0,1 mm); le contour le plus à lexterieur correspond à la limite du tourbillon 3.Amplitude minimale des structures tourbillonnaire pour être considéré comme un tourbillon = 3cm Rq: cette technique utilise lapproximation géostrophique, et nest utilisable quhors de léquateur (Mer des Salomon=région limite) 2.2 Détection et suivi des tourbillons

13 2. Outils et méthodes utilisés 2.2 Détection et suivi des tourbillons Suivi des trajectoires -A chaque date, les tourbillons anticycloniques et cycloniques sont classés par amplitude décroissante. -On part du tourbillon avec la plus forte amplitude et on cherche à la date suivante sil existe un tourbillon damplitude similaire dans un cercle de rayon 150 km autour. 150 km Propagation dune onde de Rossby ou 150 km

14 Comparaison des données de la base de Chelton avec différentes amplitudes limites (méthode dA. Chaigneau) Méthode de Chelton = Détection des tourbillons grâce au paramètre de Okubo- Weiss W = 4 (u x ² + v x.u y ). 2. Outils et méthodes utilisés Méthode Nombre moyen de tourbillons en Mer des Salomon par date Rapport Anticyclone/Cyclone (%) Chelton1,3353/47 Chaigneau 1cm4,7650,3/49,7 Chaigneau 2cm3,1151/49 Chaigneau 3 cm2,252/48 Chaigneau 4cm1,6353/47 Chaigneau 5cm1,2553,4/46,6 2.2 Détection et suivi des tourbillons

15 2. Outils et méthodes utilisés SLA 2.2 Détection et suivi des tourbillons => Les données de Chelton manquent un trop grand nombre de tourbillons en Mer des Salomon Comparaison des données de la base de Chelton et de différentes amplitudes limites (A. Chaigneau) Ex: détection sur une date précise ( 04/08/2008) Base de Chelton Méthode « Chaigneau 3 cm »

16 2. Outils et méthodes utilisés => Augmentation du nombre de tourbillons détectés 2.3 Amélioration de la méthode de détection 1. Interpolation des «trous » AVISO (Iles Salomon notamment) pour une meilleure détection près de ces régions Sans interpolation Avec interpolation

17 2. Outils et méthodes utilisés 2. Filtre pour ne prendre en compte que les tourbillons à lintérieur de la Mer des Salomon (pour supprimer ceux sur des terres) Interpolation seule Interpolation+filtre => Suppression des tourbillons sur les terres (ex. des Louisiades) 2.3 Amélioration de la méthode de détection

18 Conclusion: 2281 tourbillons détectés (2,26 de moyenne par date) (1178 anticycloniques (AE), 1103 cycloniques (CE)) 2. Outils et méthodes utilisés Attention: Ici, 1 tourbillon correspond à 1 observation de tourbillons à une date donnée. Donc le même tourbillon, observé à 2 dates distinctes, compte pour 2, etc. … 2.3 Amélioration de la méthode de détection

19 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Dénombrement Nb danticyclones Nombre total deddies Nb de cyclones Max. deddies au Nord-Est Max. à la fois dû au cyclones et aux anticyclones

20 3. Résultats % danticyclones Nombre total deddies % de cyclones => Anticyclones plutôt dans lEst => Cyclones dans lOuest (WBC) 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Dénombrement (%)

21 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Propriétés générales Amplitudes EKE des tourbillons Rayon (km) Rayon moyen: ~ 100/150km Rayon un peu plus grand pour les cyclones Amplitudes et EKE assez similaires entre les cyclones et les anticyclones.

22 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Cycle annuel Nb de tourbillons Anticyclones: max. en Mai/ min. en Oct Cyclones: 2 max (Juin et Octobre) Total: max. en juin (et en décembre)

23 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Cycle annuel Nb de tourbillons Amplitude Rayon Amplitudes: max. en avril pour les 2 sortes Rayon: max en avril pour les anticyclones max en août pour les cyclones

24 3. Résultats 3.1 Détection DJF Cycle annuel total MAM JJASON

25 3. Résultats 3.1 Détection DJF Cycle annuel spatial (CE) MAM JJASON

26 3. Résultats 3.1 Détection DJF Cycle annuel spatial (AE) MAM JJASON

27 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Variations interannuelles Forte anticorrélation (-0.61) du nombre de cyclones et danticyclones à léchelle interannuelle. Anticyclones: max. en 95/96 ; 99/00; 07/09 et min. en 97/98 Max en La Niña, Min. en El Niño

28 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Variations interannuelles (moyenne roulante à 18 mois) Forte anticorrélation (-0.61) du nombre de cyclones et danticyclones à léchelle interannuelle. Cyclones: max. en 98/99 ; min. en 99/01 et 07/09 Min. en La Niña moins évident pendant El Niño: pas daugmentation en 97/98 mais un peu plus tard (mi 1998)

29 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Variations interannuelles (moyenne roulante à 18 mois) Forte anticorrélation (-0.61) du nombre de cyclones et danticyclones à léchelle interannuelle avec un lag de 0. Lanticorrélation augmente jusquà avec un décalage de 16 semaines entre AE et CE.

30 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Variations interannuelles (filtre de Lanczos à 18 mois) Evolution totale du nombre de tourbillons faiblement lié au SOI (Corrélation = ?).

31 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Variations interannuelles (filtre de Lanczos à 18 mois) Evolution totale du nombre de tourbillons cache un comportement inverse entre AE et CE. Correlation de entre AE et CE

32 3. Résultats 3.1 Détection Rq: ne prend pas en compte la durée de vie des tourbillons. Variations interannuelles (filtre de Lanczos à 18 mois) Correlation de entre AE et CE sans lag. Lanticorrelation augmente jusquà -0.7 avec un décalage de 21 semaines entre AE et CE.

33 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Trajectoires (>= 4 semaines)

34 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Trajectoires (>= 8 semaines) AE et CE se forment majoritairement dans le Nord-Est. AE également détéctés près dIndispensable Strait Propagation vers louest dans la partie Sud (AE et CE) et dans le Nord pour les CE.

35 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Rq: prend en compte la durée de vie des tourbillons. La localisation dun tourbillon correspond à ses coordonnées lors de sa première observation. 429 trajectoires pour les AE 407 trajectoires pour les CE Durée de vie Durée de vie similaire pour les AE et les CE. Forme de la courbe ~= exponentielle décroissante Durée de vie moyenne = 19 jours (AE et CE)

36 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Rq: prend en compte la durée de vie des tourbillons. La localisation dun tourbillon correspond à ses coordonnées lors de sa première observation. 429 trajectoires pour les AE 407 trajectoires pour les CE Durée de vie-cycle annuel Durée de vie calculé à partir de la date de 1 ère observation Rappel: durée de vie moyenne = 19 jours Durée de vie plus grande de février à juin plus faible de juin à octobre Durée de vie max en fév/mars (AE et CE) 2 nd pic en nov (AE) et septembre (CE) Min. en janvier/fev (CE) et septembre (AE)

37 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Evo. Interannuelle – eddy lifetime. Corrélation SOI/ Nb total de SOI (El Niño => faible temps de vie total). Evolution AE/CE assez différentes: AE/CE Corrélés en 95, Anticorrélés sur le reste de la période => faible anticorrélation (-0.3, montant à avec un lag de 20/25 semaines)

38 3. Résultats Nb danticyclones Nombre total deddies Nb de cyclones 4 zones de 1 ère obs. : Nord Est, Sud- Vitiaz, Iles Salomon et Centre Frontière Sud = pas une zone de 1 ère obs. => pas dadvection de tourbillons par le Sud ? 3.2 Suivi des tourbillons

39 3. Résultats % danticyclones Nombre total deddies % de cyclones Formation dAE dans la partie Est Formation de CE dans la partie ouest 3.2 Suivi des tourbillons

40 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Cycle annuel 1st observation. Nb de tourbillons Amplitude Rayon

41 3. Résultats 3.2 Suivi des tourbillons Evo. Interannuelle - 1st observation. Aucune corrélation apparait en lien avec le SOI. Pas danticorrélation AE/CE. Pic de CE fin 2003 ??

42 Origine du signal EKE de méso-échelle Perspectives Cycle annuel EKE – Mer des Salomon Cycle EKE 1993/ SECC (9°S) (Qiu and Chen, 2004) Lien avec le signal EKE venant du SECC ou création au niveau du détroit des Salomon (simultanéité des 2 signaux) ? Signal EKE lié à des instabilités baroclines ou barotropes ?

43 (Proposition pour le poster) Mesoscale activity: eddy automatic detection from AVISO data 0% 100% Anticyclonic ratio Cyclonic ratio Annual cycle -Anticyclonic eddies in the East, max. in April/May/June. -Cyclonic eddies in the West, max. in June and October. -Number of anticyclonic and cyclonic eddies highly anti- correlated


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