Océanographie générale Partie II Master SGE-AIR Olivier Marti olivier.marti@lsce.ipsl.fr http://dods.ipsl.jussieu.fr/omamce/SGE-AIR

Circulation de surface (Schmitz, 1995) Go back to typical structures lectures. Gyres, western boundary currents, Antarctic Circumpolar Current, equatorial circulations

Circulation de Walker

Température océanique coupe le long de l’équateur Océan Indien Océan Pacifique Océan Atlantique

Bathymétrie

Circulation profonde (4000 m) (Reid, 1994, 1997, 2003) Below depth of NADW in S. Atlantic Dominated by topography. Deep Western Boundary Currents, deep cyclonic flows in some isolated basins

Convection océanique ? ?

Meridional overturning circulation: include the dense Antarctic Bottom Water (black curves) in the cartoon Talley (Progress in Oceanography, 2008)

Global conveyor belt

Formations d’eaux intermédiaires (2) Low salinity: Labrador Sea Water, North Pacific Intermediate Water, Antarctic Intermediate Water High salinity: Mediterranean Water, Red Sea Water Talley (2008)

Formation d’eaux profondes (3) Nordic Seas Overflow waters, contributing to NADW (4) Antarctic Bottom Water in Weddell, Ross Seas and Adelie Coast Talley (1997)

Salinité Atlantique (nord-Sud) (1) surface waters (ventilated thermocline) (2) Low salinity Antarctic intermediate water (3) High salinity North Atlantic Deep Water (4) Low salinity Antarctic bottom water 30°S 24°N

Oxygène dans l’Atlantique à 25W (1) (1) Upper (2) AAIW and LSW (3) NADW (4) AABW (2) (3) (4)

Salinité dans le Pacifique (1) Upper (2) AAIW and NPIW (3) PDW (4) LCBW (AABW) (1) (2) (3) (4)

Oxygène dans le Pacifique (150W) (1) (1) Upper (2) AAIW and NPIW (3) PDW (4) LCBW (AABW) (2) (3) (4)

Silicate dans le Pacifique (150W) (1) (1) Upper (2) AAIW and NPIW (3) PDW (4) LCBW (AABW) (2) (3) (4)

D14C in mid-Pacific (150W) (1) (2) Very negative - oldest water (3) (4)

Masses d’eaux dans l’Indien (1) (2) (2) (1) Upper (2) AAIW and RSW (3) NADW and IDW (4) LCBW (AABW) (3) (3) (4) 32°S

Masses d’eaux dans l’Indien : oxygène (1) (2) Lower oxygen: Red Sea Water and other northern Indian waters (3) (4) Higher oxygen- Subantarctic Mode Water and Circumpolar Deep Water 32°S

Circulation méridienne dans l’Atlantique : fonction de courant Exemple de fonction de courant du transport méridien (modélisation). Transport en Sverdrup = 106 m3.s-1. From Gent (2000).

Circulation méridienne globale Résultats de P-OMIP, GFDL (2003) http://www.frontier.iarc.uaf.edu/pomip/results.php

Et l’upwelling? La diffusion (diapycnale) est nécessaire pour le retour des eaux profondes vers la surface C’est l’intensité de la diffusion diapycnale qui gouverne l’intensité de la circulation, plutot que l’intensité de la formation d’eaux profondes.

What about the upwelling part of the meridional overturn? Profiles of potential temperature and salinity from the central Pacific showing nearly uniform abyssal values and nearly exponential profile up to about 1000 m. Model with upwelling velocity and vertical diffusion. Obtain global values of w = 1.2 cm/day This gives an upwelling transport of about 8 Sv for the Pacific Obtain diffusivity of  = 1.3 cm2sec-1 = 1 x 10-4 m2sec-1 Munk (1966) Sandstrom theorem

Age des eaux

Age 14C t = 1/l = 8033 ans Demi-vie : 5568 ans

Calibration

Age 14C 14C age of natural radiocarbon on the 3500 m. Contours are 100 years apart.

« Age » 14C des eaux de surface (age réservoir)

Age CFC Age CFC, Zhao et al. 2004

Concentrations atmosphériques en CFC

Rapport CFC11/CFC12

Les flux atmosphère - océan

Tensions de vent

Bilan radiatif de la Terre

Flux radiatifs

Flux de chaleur dans un solide

Flux turbulents

Flux turbulents

Flux turbulents

Formules intégrales Approximation des flux Les coefficient de frottements Cd dépendent de la stabilité de l’air, et de la vitesse du vent

Coefficients de frottement

Flux turbulents

Flux net

Heat transported by ocean circulation (big arrows) Air-sea heat flux: Red shading - ocean gains heat. Blue - ocean loses heat.

Circulation de surface (Schmitz, 1995) Go back to typical structures lectures. Gyres, western boundary currents, Antarctic Circumpolar Current, equatorial circulations

Tension de vent Tension de vent, moyenne annuelle (Hellerman & Rosenstein)

Kw = f (vent, stabilité) * Sc -> nombre de Schmidt dépendant du gaz Flux de traceurs (gaz) Flux = Kw. (Csat - Csurf)  Csat = a * pGas Kw est la vitesse de transfert [m/s] Csurf est la concentration de surface a est la solubilité pour un air saturé en vapeur d’eau [mol.m-3.atm-1] pGas est la pression partielle de gaz dans l’air Kw = f (vent, stabilité) * Sc -> nombre de Schmidt dépendant du gaz

Nombre de Schmidt