Dynamical mechanisms driving midlatitude eddy-driven jets variability

Dynamique de variabilité des courants-jets des moyennes latitudes

Loïc Robert (1)

1 LMD - Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539)

This study investigate the impact of Rossby waves on the tropospheric midlatitude eddy-driven jets using an idealized numerical model. It focuses on the dynamical mechanisms driving the persistence of the main modes of variability: a shifting mode and a pulsing mode. The shifting mode is often found to be the leading mode of variability due to an enhanced persistence caused by a positive feedback of Rossby waves. Two new kinds of negative feedbacks have been found for a shorter time-scale than the more classical feedback which mechanism depends on wave properties. These new mechanisms have also been found in the more realistic set up of reanalysis. The impact of climate change is also investigated using the sensitivity analysis of the model to three key parameters : the meridional gradient of temperature, which leads to longer lasting phases of the shifting mode in the future, the jet mean position, which leads to less persistent shifting mode for poleward shifted jets, and frictional damping, because it is a parameter difficult to tune and which varies between numerical models. In conclusion, two new feedback mechanisms acting on eddy-driven jets variability have been found and theoretical diagnostics have been developed and could be used to probe more realistic data such as future climate simulations and reanalysis.

Cette étude a pour objectif d'analyser le rôle des ondes de Rossby dans la variabilité des courants-jets troposphériques des moyennes latitudes à l'aide d'un modèle numérique idéalisé. Elle s'intéresse aux mécanismes dynamiques responsables de la persistance des principaux modes de variabilité : celui de déplacement méridien et celui de pulsation d'amplitude. Le premier est souvent le principal mode de variabilité du fait de sa grande persistance causée par une rétroaction positive des ondes de Rossby.Deux nouveaux types de rétroactions négatives ont été mis en évidence à une échelle de temps plus courte que cette rétroaction classique et dont le mécanisme dépend de la nature des ondes impliquées. Ces différents mécanismes sont aussi retrouvés et ainsi validés dans le contexte plus réaliste des données de réanalyse.Une réflexion sur les conséquences du changement climatique est aussi proposée via l'étude de sensibilité menée sur trois paramètres clés du modèle : le gradient méridien de température, conduisant à un mode de déplacement plus persistant dans le futur, la position moyenne du jet, conduisant à un mode moins persistant pour des jets plus proches du pôle, et enfin la friction dans les basses couches de l'atmosphère, aussi étudiée car étant un paramètre plutôt difficile à évaluer et présentant une forte disparité entre les modèles.Cette thèse a donc permis de mettre en évidence deux nouveaux mécanismes de rétroaction des ondes sur les courants-jets et de développer des diagnostics théoriques qui pourront être plus amplement testés et appliqués dans d'autres contextes, particulièrement des réanalyses et des simulations de climat réalistes.

Mots clés: Atmosphere; Eddy-driven jets; Midlatitude

Mots clés: Atmosphère; Moyennes latitudes; Courants-jets; Variabilité; Téléconnection; Ondes de Rossby

Domaines: Sciences de la Terre

Loïc Robert. Dynamique de variabilité des courants-jets des moyennes latitudes. Sciences de la Terre. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2017. Français. ⟨NNT : 2017PA066220⟩. ⟨tel-01900354⟩