Influence des ondes tropicales d’instabilité sur la variabilité climatique du Pacifique tropical Est

– Lisa Maillard, Université Paul Sabatier, Toulouse –

Résumé :

Les tropiques sont des régions d’intense variabilité climatique impliquant une large gamme d’échelles temporelles. Dans le Pacifique tropical, l’Oscillation Australe – El Niño (ENSO) est le principal moteur de la variabilité interannuelle. En modulant la thermo-dynamique océanique et la circulation atmosphérique, ENSO peut avoir de désastreux impacts écologiques et socio-économiques. Il est donc primordial de pouvoir prévoir cet évènement à l’avance, et d’améliorer la fiabilité de ses projections dans notre climat futur. Pour ce faire, il est nécessaire de comprendre ses interactions avec les processus océaniques et atmosphériques de fine échelle. Dans l’océan Pacifique tropical Est, les ondes tropicales d’instabilité (TIWs) sont la principale source de variabilité mésoéchelle et intrasaisonnière. Ces ondes, de ∼1000 km de longueur d’onde et de période de ∼40 jours, se propagent vers l’Ouest le long de l’équateur, advectant et mélangeant chaleur, quantité de mouvement, salinité et traceurs biologiques, et modulant la variabilité climatique du Pacifique tropical. L’objectif de cette thèse est d’améliorer notre compréhension des interactions qui relient TIWs et variabilité tropicale. Pour ce faire, une méthodologie supprimant subtilement les TIWs des simulations numériques océaniques est développée et implémentée dans le modèle océanique CROCO. Cette méthodologie repose sur le rappel des courants méridiens de surface vers une climatologie prescrite. Bien qu’ayant un potentiel impact sur les ondes de Rossby, cette méthodologie donne des résultats satisfaisants. En comparant ces expériences à des simulations de contrôle dans lesquelles les TIWs se propagent librement, nous pouvons évaluer et quantifier l’impact des TIWs sur l’état moyen et la variabilité du Pacifique tropical. Cette méthodologie est appliquée sur un modèle océanique forcé au 1/12°, et dans un modèle couplé océan (1/14°) – atmosphère (1/4°), utilisant CROCO comme composante océanique, WRF comme composante atmosphérique et OASIS comme coupleur. L’analyse de ces simulations révèle les effets directs et indirects qu’ont les TIWs sur de plus grandes et longues échelles spatiales et temporelles du Pacifique tropical. Premièrement, les TIWs modifient la répartition de la température équatoriale de surface via (1) un réchauffement non linéaire direct de 0.34°C/mois et (2) un refroidissement indirect de -0.10°C/mois lié à l’affaiblissement et à l’approfondissement du sous-courant équatorial (EUC) en présence de TIWs. Deuxièmement, en raison de leur synchronisation avec le cycle saisonnier, les TIWs rétroagissent sur le cycle saisonnier des principales composantes thermodynamiques du bassin. L’amplitude saisonnière de la température équatoriale de surface est réduite de 0.4°C en raison du réchauffement induit par les TIWs en été et en automne boréaux. Les TIWs modulent également le cycle saisonnier de l’EUC, stabilisant et affaiblissant le courant tout au long de l’année, et empêchant sa ré-intensification probablement irréaliste en automne boréal, obtenue par certains modèles basse résolution. Troisièmement, une étude préliminaire du cycle ENSO de 2015-2018 pointe une modulation complexe de l’amplitude et de la durée de La Niña par les TIWs. Cette modulation semble résulter de l’augmentation de l’advection non linéaire de chaleur et du mélange vertical par les TIWs. Les TIWs semblent également moduler les rétroactions qui déterminent le cycle de vie des événements ENSO. Dans cette thèse, les interactions entre les TIWs et la variabilité climatique à plus grande échelle sont étudiées. La méthodologie et les résultats qui en découlent peuvent servir à l’amélioration des paramétrisations des TIWs dans les modèles climatiques globaux de basse résolution

Membres du jury :

• Mr Matthieu LENGAIGNE (IRD, Rapporteur)
• Mr Pierrick PENVEN (IRD, Rapporteur)
• Mr Xavier CAPET (CNRS, Examinateur)
• Mr Patrick MARCHESIELLO (IRD, Examinateur)
• Mme Claire MENESGUEN (IFREMER, Examinatrice)
• Mr Julien BOUCHAREL (IRD, Directeur de thèse)
• Mr Lionel RENAULT (IRD, Co-directeur de thèse)

Lien Zoom :

https://ird-fr.zoom.us/j/83526312361?pwd=SUk2NlU2MHJHMXd1MURCN3JrR2ZXZz09