Hochet, A., T. Huck, O. Arzel, F. Sévellec, A. Colin de Verdière, 2021: Energy transfer between multidecadal and turbulent variability. Journal of Climate, submitted 12fev2021.

Transferts d'énergie entre variabilité multidécennale et turbulence mésoéchelle.


Un des mécanismes proposés pour expliquer la variabilité multidécennale observée de la température de surface de la mer dans l'Atlantique Nord consiste en un mode interne de basse fréquence à grande échelle qui se développe spontanément en raison de l'instabilité barocline de la circulation moyenne.
Si ce mode a été largement étudié en termes de bilan de variance de la flottabilité, ses propriétés énergétiques restent mal connues. Nous effectuons ici le bilan énergétique mécanique complet, y compris l'énergie potentielle disponible (APE) et l'énergie cinétique (KE) de ce mode interne et décomposons le bilan en trois bandes de fréquences : moyenne, basse (BF) et haute (HF).
Cette décomposition nous permet de diagnostiquer les flux d'énergie entre les différents réservoirs et de comprendre leurs sources et leurs puits, en particulier la relation entre la BF associée au mode à grande échelle et la HF associée à la turbulence méso-échelle.
En raison de sa grande échelle spatiale, la majeure partie de l'énergie du mode est contenue dans l'APE.
Dans notre configuration, la seule source d'APE BF est le transfert de l'APE moyen à l'APE BF qui est attribué à l'instabilité barocline à grande échelle.
En retour, les puits d'APE BF sont la diffusion (paramétrisée), le flux vers l'APE HF et, dans une moindre mesure, vers KE BF.
Un forçage supplémentaire par la tension de vent affaiblit les oscillations multidécennales et modifie les flux d'énergie entre les différents réservoirs d'énergie. La cascade temporelle inverse de KE est présente dans presque toutes les expériences mais semble avoir une influence mineure sur le mode multidécennal par rapport aux autres sources d'énergie impliquant l'APE. Ces résultats soulignent l'utilité du bilan APE/KE complet et de sa séparation en bandes de fréquences pour comprendre les sources et les puits de variabilité à basse fréquence.