l’OCEANOGRAPHIE PHYSIQUE Introduction à l’OCEANOGRAPHIE PHYSIQUE Alban Lazar Laboratoire LOCEAN alban.lazar@locean-ipsl.upmc.fr Introduction: -un coup d’œil général -Les équations du mouvement et la géostrophie I. Les réponses de l'océan au vent -courants d’Ekman -courants géostrophiques II. Les réponses de l'océan aux flux thermo-halins atmosphériques:  -la formation des «masses» d'eau, la subduction, la circulation dans la thermocline et l'obduction  -la circulation profonde  III. Le rôle de l'océan dans le climat: - les ondes océaniques - la variabilité couplée o/a (El Nino,…)  -Les processus côtiers, les marées  -L'océan et le changement global  -La modélisation de la circulation océanique

Les équations du mouvement Cours II Les équations du mouvement & la géostrophie

Circulation attendue avec chauffage différentiel solaire sans rotation ni continents

Circulation schématique à grande-échelle observée Interpétation: les cellules et le champ de pression

Équations du mouvement des fluides non tournant gravité pression friction Incompressibilité :

Équations du mouvement des fluides géophysiques

Effet de la rotation terrestre Equilibre Géostrophique Expérimentation et Interprétation -argument de conservation du moment angulaire et limites => le plan tangent -Expérience sur plateau tournant -Analyse d’échelles Interprétation et ex. Les termes de la dérivée particulaire : => équilibre géostrophique : Applications :

Circulation géostrophique dans Hémisphère nord BP HP

Exercice:Tracer les vecteurs vent géostrophique de surface avec précision (direction,taille) Discuter des écarts attendus à la géostrophie et de la variabilité saisonnière

Friction et effet du vent Cours III Friction et effet du vent

Force de friction turbulente dans le fluide (1) Cas bi-dimensionnel stationnaire (x,z) Analogie avec la tension moléculaire y z y z (2) y z (2)- <(2) > => Équations de continuité à grande et petite échelle y z <(1) > =>

| t | = CD U102

Friction et courants d’Ekman

Transport d’Ekman r MEx = ty / f MEy = -tx / f

Calcul de QE horizontal 1) Modèle simplifié tx=t0sin(py/2L) -L<y<L L=1500km 2) Calcul exact

oscillations et courants d’inertie V=20cm Lat Période Diamètre 90° 35° 10°

Exo

Pompage d’Ekman Théorie r=r0=cst f(y)

Calcul de QE vertical 1) Modèle simplifié 2) Calcul exact

Pompage d’Ekman Rotationel de t/f (10-3kg.m2.s-1)

Cellules de Langmuir

Observations Nord Atlantique Unité: Sverdrups (106m3.s-1)

Circulation (intégrée) de Sverdrup Diff. croisée => Int. Z + c.l. => A.N.

Modèle de Sverdrup

interprétations Taylor-Proudman

Forçage topographique

Role découplant de la statification

Divergence du courant géostrophique Nécessité d’une pente zonale de la surface de l’océan

Etablissement de la pente zonale: effets des ondes de Rossby C=

Courant barotrope géostrophique et topographie dynamique