295 articles  [version française]
Short view PhD thesis
Le sous-courant équatorial et les échanges de masse et de chaleur associés dans le Pacifique tropical : variabilité, liens avec les événements El Niño-La Niña
IZUMO T.
PhD thesis. Université Paul Sabatier - Toulouse III (2003-12-05), Picaut Joël (Dir.)
[oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00006355] - http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006355
Attached file list to this document: 
PDF
tel-00006355.pdf(17.2 MB)
ANNEX
tel-00006355.ppt(4.1 MB)
Takeshi IZUMO1
1:  LEGOS - Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales
http://www.legos.obs-mip.fr/
CNRS : UMR5566 – Institut de recherche pour le développement [IRD] – CNES – Observatoire Midi-Pyrénées – INSU – Université Paul Sabatier (UPS) - Toulouse III
14 avenue Edouard Belin 31400 Toulouse
France
Le sous-courant équatorial et les échanges de masse et de chaleur associés dans le Pacifique tropical : variabilité, liens avec les événements El Niño-La Niña
The equatorial undercurrent and associated mass and heat exchanges in the tropical Pacific: variability, links with El Niño-La Niña events.
2003-12-05
Le sous-courant équatorial (EUC), en alimentant l'upwelling équatorial, peut avoir une forte influence sur la température de surface (SST) du Pacifique équatorial Est et donc sur la variabilité associée à El Niño. L'EUC et les cellules de circulation méridienne (shallow subtropical/tropical overturning cells, STCs/TCs) l'alimentant sont étudiés en combinant données in situ et modélisation. Les trajectoires de masses d'eau sont calculées dans des simulations réalistes (le modèle OPA forcé par les vents des réanalyses NCEP sur 1948-1999 ou des satellites ERS sur 1992-1999). Leur analyse met en évidence des cheminements des masses d'eaux propres aux évènements El Niño-La Niña de 1997-1998, avec des recharges et décharges de la bande équatoriale complexes et asymétriques. Cette analyse montre aussi l'apport d'eaux froides par les STCs et l'EUC lors de la brusque transition vers La Niña en mai 1998. Les données de courant et de température des mouillages TAO/TRITON le long de l'équateur à 170°W, 140°W et 110°W sont méthodiquement bouchées sur 1980-2002. On montre que des séries continues du débit, de la température, de la profondeur et de l'énergie cinétique de l'EUC sur toute son extension méridienne peuvent alors être construites. Leur analyse révèle que la forte variabilité interannuelle du débit de l'EUC est une réponse linéaire et quasi-stationnaire à la tension de vent zonale équatoriale intégrée zonalement dans le Pacifique Ouest et central. La température de l'EUC, indispensable pour l'estimation du transport de chaleur, varie elle linéairement avec la différence des profondeurs de la thermocline et de l'EUC dans le Pacifique central. Le modèle numérique, validé entre autre à l'aide des séries de l'EUC, est utilisé pour étudier sur 1951-1999 la circulation équatoriale associée à l'EUC: la convergence dans la pycnocline, l'upwelling équatorial et la divergence en surface à 5°N et 5°S. Leurs variabilités en débit sont quasi-égales à celle de l'EUC, qui est donc un bon indicateur de la force des STCs. Ces variabilités sont principalement causées par la tension de vent zonale intégrée zonalement sur tout le bassin, en accord avec des théories linéaires. Des déphasages avec la SST équatoriale, notamment l'avance de 5 mois de l'upwelling et de la divergence sur la SST, révèlent des relations de cause à effet très intéressantes, confirmées par les bilans de chaleur. La différence de température entre la divergence et la convergence a des variations interannuelles et à plus long-terme égales à celles de la SST équatoriale. Les conséquences sur les bilans et échanges de masse et de chaleur dans la bande équatoriale sont ensuite quantifiées. La variabilité du transport de chaleur méridien associé à la convergence/divergence est due aussi bien aux variations de débit que de température de la convergence et de la divergence. Ainsi, pendant un événement El Niño, la baisse des débits aura tendance à réchauffer la bande équatoriale (recharge), alors que l'augmentation de la différence entre les températures de la divergence et de la convergence aura l'effet contraire (décharge). Pour le Pacifique Est, les variations interannuelles du débit dominent celles de la température de l'EUC pour le transport de chaleur de l'EUC. Les liens avec les théories d'El Niño et sa variabilité décennale sont discutés.
The Equatorial UnderCurrent (EUC) is part of the shallow subtropical/tropical meridional overturning cells (STCs/TCs), and by feeding the equatorial upwelling it may have strong influences on the eastern equatorial sea surface temperature (SST) and thus on ENSO (El Niño-Southern Oscillation) and its long-term variations. The EUC and the meridional overturning cells are studied using both in situ data, analytical and numerical models. Trajectories of water masses are calculated in a realistic ocean general circulation model (OGCM, forced by winds from NCEP reanalyses over 1948-1999 or from ERS satellites over 1992-1999). Their analysis reveals complex and asymmetric recharges/discharges of the equatorial band associated with the 1997-1998 El Niño-La Niña events. This lagrangian analysis also shows how the outcrop of cold water appearing during the rapid transition to La Niña in may 1998 was fed by STCs and the EUC. Then it is shown that transport, transport-weighted temperature and depth, and kinetic energy of the EUC over the entire meridional section, can be estimated by using TAO/TRITON moored data of current and temperature right at the equator, with their gaps carefully filled. Continuous time series at 170°W, 140°W and 110°W are constructed and show strong variations on seasonal to interannual time scales over 1980-2002. Their physical analysis reveals that the interannual variations in mass transport are a linear and quasi-stationary response to zonal wind stretch integrated zonally over the west and central Pacific. EUC temperature, which is important for the estimation of EUC heat transport, varies linearly with the difference of thermocline and EUC depths. The OGCM, validated especially with the EUC time series, is used to study over 1951-1999 the equatorial circulation associated with the EUC: pycnocline convergence, equatorial upwelling and surface divergence at 5°N and 5°S. Their interannual and long-term variations are all nearly equal (EUC is thus a good indicator of STCs strength), with some lags due to wave propagation. Such variations are mostly explained by linear ocean adjustment to zonal wind stretch integrated zonally over the equatorial Pacific, in agreement with linear theories. A decrease of about 30% in transport is thus seen over the last fifty years in the EUC and meridional overturning circulation, due to the overestimated decrease in NCEP easterlies. Analysis of the lags with equatorial SST, particularly the 5 months lead of upwelling and divergence over SST, reveals interesting cause to effect relationships, confirmed by heat budgets. The difference in temperature between divergence and convergence has the same variations as equatorial SST. A long-term decrease in EUC transport-weighted temperature of about 1°C is also seen, due to a shallower thermocline. For the heat budget of the eastern equatorial Pacific, EUC mass transport variations appear dominant on interannual timescale, but EUC transport-weighted temperature variations become also important on decadal timescale. For the heat budget of the equatorial band, both mass transport and temperature variations of meridional overturning are important. The links with theories of El Niño and decadal variability are finally discussed.
Sciences of the Universe/Ocean, Atmosphere
Sciences of the Universe/Earth Sciences/Climatology

Université Paul Sabatier - Toulouse III
French

Picaut Joël

Sous-courant équatorial (EUC) – El Niño Southern Oscillation (ENSO) – cellules de circulation méridienne (STCs et TCs) – variabilités interannuelle et décennale du climat du Pacifique tropical – réseau de mouillages TAO/TRITON – recharges et décharges de la bande équatoriale – trajectoires de masses d'eau – dynamique océanique équatoriale.
Equatorial Undercurrent (EUC) – El Niño Southern Oscillation (ENSO) – shallow subtropical/tropical meridional overturning cells (STCs and TCs) – interannual and decadal climate variability of the tropical Pacific – TAO/TRITON array of moorings – recharge and
Composition du jury: Serge Chauzy (président du jury) Gilles Reverdin (rapporteur) Yves Tourre (rapporteur) Joël Picaut (directeur de these) Bruno Blanke (examinateur) Michael McPhaden (examinateur)