Atlantique tropical Est : Présentation

Atlantique tropical Est : Présentation

Le climat

Sous les tropiques, le rayonnement solaire est maximal et réchauffe les masses d’eau superficielles et l’air en contact avec ces eaux. Ce réchauffement crée une zone de basses pressions qui se développent quand l’air monte. Dans les basses couches, les masses d’air convergent vers ces zones de faibles pressions. Ces masses d’air s’élèvent alors vers le sommet de la troposphère et circulent vers le Nord et vers le Sud de part et d’autre de l’équateur pour redescendre au niveau des anticyclones des Açores dans l’hémisphère Nord et de Saint Hélène dans l’hémisphère Sud. Cette circulation est appelée la circulation de Hadley .

Ainsi, la zone intertropicale est soumise à un régime d’Alizés (du latin Alis, qui évoque la permanence et la douceur de ces vents), généré par les anticyclones. Ces vents de Sud-Est dans l’hémisphère Sud et Nord-Est dans l’hémisphère Nord convergent. La zone qui en résulte est appelée la zone de convergence intertropicale (Intertropical convergence zone, ITCZ ) et influence la variabilité saisonnière de l’Atlantique tropical.

Cette zone étroite de basses pressions se situe généralement au nord de l’équateur. Elle est constituée de nombreuses cellules convectives, génératrices de fortes précipitations, et est caractérisée par un régime de vents extrêmement variables. Elle est souvent associée à une température de surface de mer (SST) élevées (> 27°C). L’ITCZ s’étend sur les continents limitrophes et est animée d’un mouvement oscillatoire saisonnier, Nord-Sud. En été boréal (juillet-septembre), l’ITCZ se trouve dans sa position la plus au Nord (5°N à l’ouest du bassin et 15°N à l’est), les alizés de Sud-Est sont alors les plus intenses. Ils sont les plus faibles entre mars et avril lorsque l’ITCZ est plus proche de l’équateur (0°N à l’ouest et 5°N à l’est) [Molinari et al., 1986].

L’ITCZ contrôle les précipitations le long des côtes de l’Afrique de l’Ouest et du nordest de l’Amérique du Sud. La convection tropicale et les périodes de pluies montrent une variabilité à plusieurs échelles de temps de l’échelle annuelle à interannuelle [Chiang et al., 2002; Gu et Adler, 2006], influençant le bassin.

Les principaux courants

La couche de surface de l’Atlantique tropical est principalement occupée par des eaux chaudes (>27°C) : les Eaux de Surface tropicales (TSW). En dessous se trouvent deux types de masses d’eaux, les eaux centrales Atlantique sud (SACW), originaires des eaux subtropicales Sud-Ouest et les eaux centrales Atlantiques Nord (NACW) qui sont plus salées que les SACW. A 500 m de profondeur sous les SACW se trouvent des eaux plus froides et moins salées : les eaux intermédiaires antarctiques (AAIW).

A l’équateur, la force de Coriolis s’annule. Par conséquent, selon le transport d’Ekman, la circulation équatoriale est essentiellement zonale et dépendante du vent. La force de Coriolis commence à avoir de l’effet à partir de 0,5° de part et d’autre de l’équateur.

Le sous courant équatorial (EUC)

Le Sous Courant Equatorial (EUC) est un sous courant bien décrit et bien connu dans la partie ouest du bassin. A l’Est, il est peu connu par manque de données. C’est un puissant courant de retour centré sur l’équateur entre 2°N et 2°S, qui traverse l’Atlantique d’Ouest en Est. La profondeur de ce courant varie selon la longitude, entre 60-120 m à 23°W et 25-180 m à 10°W .

Il a été étudié par Kolodziejczyk et al. [2009] à 10°W, longitude de la bouée, où il a une vitesse maximale (69 cm.s-1 ) à 0,2°S autour de 64 m de profondeur. Le long de 10°W, deux maxima de salinité sont observés (>36) dont un au sud de 4°S. Il est alimenté par des eaux chaudes et salées provenant des régions subtropicales [Schott et al., 1998]. Le transport de l’EUC semble diminuer d’Ouest en Est avec à 35°W un transport de 20,9 Sv et à 26°W d’environ 13,8 Sv. Néanmoins, à 10°W, le transport moyen est estimé à 12,4 Sv avec une forte variabilité comprise entre 7,1 et 31,7 Sv, avec un minimum en Novembre et un maximum en Août [Kolodziejczyk et al., 2009]. Il s’infléchit vers le Sud le long des côtes d’Angola et participe à la circulation cyclonique du dôme d’Angola.

Le sous courant équatorial sud (SEUC)

Il existe deux autres sous courants de part et d’autre de l’équateur : le Sous Courant Equatorial Nord (NEUC) et le Sous Courant Equatorial Sud (SEUC). Ils se situent entre 100 et 1000 m de profondeur et sont centrés respectivement entre 2-3°N et 5°S, avec une vitesse d’environ 0,2 m.s-1 .

Le SEUC semble faire surface dans l’est du golfe de Guinée pendant l’hiver/printemps boréal [Mercier et al., 2003]. Proche de la côte africaine, le SEUC tourne vers le Sud et participe avec le Contre Courant Equatorial sud (SECC) au courant d’Angola. Le SEUC contient des eaux enrichies en oxygène originaires du Sud qui se nourrissent du Courant Nord Brésilien (NBC). Il est centré autour de 4°S avec une température de 20°C à 20°W à 100 m de profondeur et une salinité inférieure à 36. A 10°W, le SEUC est centré à 5°S sous 100 m de profondeur avec des vitesses zonales supérieures à 10 m.s-1 et un transport moyen estimé à 4,3 Sv. Il est également observé à 26 et 35 °W avec des vitesses plus fortes. Les vitesses associées au SEUC ont été observées à 10 °W entre 4 et 7 °S. De 10 °W à 35°W, le coeur du courant se déplace vers le Nord (4°S et 3°S) (FIGURE I.6).

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Table des matières

Introduction générale
Contexte scientifique
I Contexte général de l’étude
I.1 Cycle du carbone
I.1.1 Le cycle naturel du carbone
I.1.2 La perturbation humaine
I.1.3 Le cycle océanique du carbone
I.2 Atlantique tropical Est : Présentation
I.2.1 Le climat
I.2.2 Les principaux courants
I.2.3 Les remontées d’eau froide (upwellings)
I.2.4 L’état des connaissances sur le CO2
I.3 Objectifs de l’étude
II Données et méthodes
II.1 Mesures au mouillage 6 S, 10 W
II.1.1 Le réseau de bouées instrumentées PIRATA
II.1.2 Le capteur de CO2 de surface CARIOCA
II.1.3 Calcul des variables complémentaires : alcalinité (TA) et carbone inorganique dissous (DIC)
II.1.4 Le flux air-mer de CO2
II.2 Mesures complémentaires
II.2.1 Les campagnes EGEE
II.2.2 Mesures Autonomes
II.2.3 Données satellites
II.3 Outils d’analyses
II.3.1 Analyse en ondelettes
II.3.2 Calcul de la production communautaire nette
II.3.3 Diagramme de Taylor
II.4 Modélisation
II.4.1 Modèle unidimensionnel
II.4.2 Les simulations tridimensionnelles du projet DRAKKAR
III Evolution temporelle du CO2 observé à 6S,10W (article)
III.1 Situation hydrographique
III.1.1 Variabilité saisonnière
III.1.2 Variabilité interannuelle
III.1.3 Variabilité haute fréquence
III.1.4 Flux air-mer de CO2
III.2 Article publié dans Tellus B
IV Analyse des processus responsables de la variabilité haute fréquence
IV.1 Introduction
IV.2 Définition des conditions initiales et du forçage pour le modèle unidimensionnel
IV.2.1 Choix de la paramétrisation du forçage atmosphérique
IV.2.2 Définition et construction des profils initiaux
IV.3 Etude d’une période dominée par la physique
IV.3.1 Réglage des paramètres physiques
IV.3.2 Résultats de la simulation
IV.3.3 Variation des profils verticaux
IV.3.4 Rôle du courant
IV.4 Etude d’une période dominée par la biologie
IV.4.1 Réglage des paramètres biologiques
IV.4.2 Résultats de la simulation
IV.4.3 Impact de l’apport vertical
IV.5 Conclusion
Conclusion générale