Dynamique de mésoéchelle et interaction avec un upwelling côtier : cas d’étude au nord du Golfe de Guinée

– Abdoul Karim Thiam, Doctorant, LEGOS –

Résumé :

Cette thèse s’intéresse à la dynamique de mésoéchelle et son impact sur l’upwelling côtier dans le nord du Golfe de Guinée (NGG). Deux aspects de cette dynamique sont étudiés : la dynamique non linéaire associée aux tourbillons et la dynamique linéaire intra-saisonnière liée aux ondes de Kelvin équatoriales (EKWs) et aux ondes côtières piégées (CTWs) forcées depuis l’équateur. L’étude repose principalement sur une simulation régionale réaliste à haute résolution (1/36°) du modèle NEMO couvrant la période 2007–2017.

Les cyclones se forment près des cellules d’upwelling (Côte d’Ivoire, Ghana), tandis que les anticyclones apparaissent plus au large.  La quasi-totalité (98 %) des anticyclones simulés résultent d’instabilités barotropes, alors que 26 % des cyclones sont liés à des instabilités baroclines. De plus, les cyclones formés dans la cellule d’upwelling du Ghana naissent en début (juillet) et en fin (septembre — octobre) de saison d’upwelling. Deux cas représentatifs étudiés en 2016 par analyse lagrangienne du bilan de vorticité potentielle, montrent que le mélange diapycnal est le mécanisme dominant de génération de ces tourbillons.                                                                 À partir d’une étude de cas, nous avons montré que ces tourbillons peuvent, à l’échelle intra-saisonnière, moduler l’intensité de l’upwelling du NGG en le renforçant ou en l’atténuant.

La dynamique linéaire des EKWs et CTWs intra-saisonnières est également étudiée. L’analyse fréquentielle de l’anomalie du niveau de la mer (SLA) dans les guides d’ondes équatorial, Biafra et NGG montre que l’essentiel de l’énergie intra-saisonnière est concentré dans la bande 40–80 jours, avec un maximum autour de 58 jours. Les EKWs se propagent à une vitesse de phase de 1.28 m.s⁻¹, puis une partie de leur énergie se transforme en CTWs se propageant vers le nord le long de la côte à une vitesse de phase de 0.85 m.s⁻¹. Les CTWs de downwelling atteignent la cellule d’upwelling du Ghana environ 22 jours après le pic des EKWs de downwelling à 0°E, générant une anomalie de SLA > 1cm et un réchauffement de 0.5°C près de la thermocline et 0.3°C à la base de la couche de mélange. L’anomalie de température de surface de l’océan associée, reste faible en raison de pertes de chaleur vers l’atmosphère (8 W.m⁻²).

Le bilan thermique dans la cellule d’upwelling du Ghana indique que 92 % du réchauffement en subsurface sont expliqués par l’advection verticale. Dans l’advection verticale, 63 % sont dues à l’advection de la température basse fréquence par l’anomalie de vitesse verticale induite par la CTW ; et les 37 % restants proviennent de l’advection de l’anomalie de température associée à la CTW par la vitesse verticale basse fréquence.

En Côte d’Ivoire, la signature de la CTW de downwelling est modulée par son interaction avec un tourbillon anticyclonique préexistant.

Jury :

M. Xavier Capet, Rapporteur, LOCEAN , IPSL, Université Pierre et Marie Curie (France)
Mme Sabrina Speich, Rapporteure, LMD, IPSL (France)
M. Xavier Carton, Examinateur, LOPS, Université de Brest (France)
M. Malick Wade, Examinateur, LSAO-MED, Université Gaston Berger de Saint-Louis (Sénégal)
M. Bamol Ali Sow, Examinateur, LOSEC, Université Assane SECK de Ziguinchor (Sénégal)

Mme Isabelle DADOU, Directrice de thèse, Université de Toulouse

Membres invités:

M. Gaël Alory, Co-encadrant, LEGOS, Toulouse (France)
M. Yves Morel, Co-encadrant, LEGOS, Toulouse (France)