Séminaires du Laboratoire de Physique des Océans

VENDREDI 31 MAI 2002, 11:30 -> 12:30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Réponse grande échelle au déferlement d'ondes internes de gravité dans un écoulement moyen tournant, stratifié et cisaillé verticalement"
François LOTT (LMD, Paris)
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Une hierarchie de modeles bidimensionnels, bases sur les equations anelastiques, est utilisee pour decrire la reponse de grande echelle au deferlement d'ondes de gravite. Dans l'ecoulement de grande echelle, on discute avec details l'importance relative des oscillations inertielles, des ondes d'inertie gravite et de la reponse dite "equilibree" (entierement decrite par le champ de vorticite potentielle). Dans toutes les simulations, les ondes de gravite ont une bande passante etroite en frequence et en longueur d'onde horizontale, elles interagissent avec l'ecoulement de grande echelle a des niveaux critiques localises dans une couche cisaillee d'extension verticale limitee.
Quand les ondes de gravite sont de faible amplitude, le rapport entre la reponse equilibree et la reponse non-equilibre est bien predite par le nombre de Rossby associe aux echelles spatiales du forcage de grande echelle induit par le deferlement. Dans le cas periodique, la reponse equilibree est dominee par une vitesse transverse, qui s'oppose a la trainee due aux ondes par la force de Coriolis. La reponse non-equilibree est une oscillation inertielle. Dans le cas non-periodique, la reponse equilibree est une onde barocline de grande echelle, dont la structure resulte de l'etirement par la cisaillement du dipole de vorticite potentielle genere par le deferlement. La reponse non-equilibree est une onde d'inertie gravite de grande echelle, emise depuis la zone de deferlement.
Ces differentes structures et leur importance relative sont aussi presentees dans des cas plus fortement non lineaires.

VENDREDI 5 AVRIL à 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"The Ellipsoidal Model: towards a reduced description of rotating, stratified vortex dynamics and turbulence"
David Gerard Dritschel (Institute of Mathematics, University of St Andrews, Scotland)
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A simple model is developed based on the representation of vortices by ellipsoids of uniform potential vorticity in a rotating, stratified (quasi-geostrophic) fluid. A single ellipsoid is well known to be an exact solution when the background flow is linear in the vicinity of the vortex. A novel way of representing the ellipsoidal dynamics in terms of a symmetric 3x3 matrix is presented. We then take into account other vortices explicitly, and to do this an approximation is required to extract the linear part of the flow field. This approximation is shown to be extraordinarily accurate in practice by comparing the evolution of vortices in the ellipsoidal model with full solutions of the quasi-geostrophic equations.

VENDREDI 29 MARS 2002, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Effets de la friction sur le fond sur un courant océanique barocliniquement instable."
Pascal Rivière (LEMAR, IUEM, Brest)

VENDREDI 22 MARS 2002, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
Intermittence en turbulence stratifiee produite par le deferlement d'ondes internes de gravité"
Pascale Bouruet-Aubertot (LODYC, Paris)
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Internal gravity waves nonlinear interactions lead to intermittent breaking events with density overturning and vertical turbulent mixing. We analyze the statistics of density and velocity fluctuations in this process, using direct numerical simulations. We characterize the density and velocity gradients at different scales along the vertical and horizontal directions. The velocity gradients behave in a very similar way to usual turbulence, while the density gradients are very intermittent. This can be attributed to the formation of sheets with strong stable density gradients. Unstable density gradients are rare and form intermittent patches of different scale for which we have analysed the statistics. We discuss the link with mixing properties of the internal wave field and compare with observations in the ocean and the atmosphere.

VENDREDI 15 MARS 2002, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Les modes de bassin : un paradigme simple pour l'etude de la variabilite oceanique de basse frequence."
Mahdi Ben Jelloul (LODYC, Paris)

VENDREDI 1er MARS 2002, à 11h30, Salle de Réunion LPO/Site IFREMER
"Variabilité interannuelle de la turbulence dans l'Atlantique Nord. Comparaison CLIPPER/Topex et investigation dynamique"
Thierry Penduff (LEGI, Grenoble)

VENDREDI 8 FEVRIER 2002, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Circulation grande échelle dans l'océan Indien sud par méthode inverse"
Emmanuelle Sultan (Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris)
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En vue de réactualiser nos connaissances de la circulation de grande échelle dans l'océan Indien sud, un modèle inverse aux différences finies est appliqué aux données hydrologiques disponibles à l'heure actuelle.
La vitesse géostrophique au niveau de référence est ajustée par des contraintes de conservation de flux de masse, de chaleur et de vorticité potentielle.
Trois résultats majeurs ressortent de cette étude :
-Les différents systèmes de circulation de l'océan Indien sud sont bien mis en évidence avec, pour chacun d'eux, un fort contrôle topographique lié à la complexité de la bathymétrie dans cette région. La nature barotrope du gyre de Weddell est prouvée avec une extension vers l'est limitée par la branche sud du Courant Circumpolaire Antarctique.
-La circulation au fond au nord de 50°S suit les courants de bords ouest avec une tendance cyclonique. Au sud de 50°S, l'origine de l'eau de fond doit être validée par des études complémentaires.
-La position de la cellule méridienne de circulation thermohaline est estimée entre 26°S et 32°S par 1400m de profondeur et elle est concentrée à l'est du Seuil du Mozambique. Elle met en jeu 15 Sv (1Sv=10^6m3/s) ce qui correspond à de très fortes vitesses verticales. A 32°S, à l'est du Seuil du Mozambique, 15 Sv sont véhiculés par un important Sous-Courant des Aiguilles.
Le gain de chaleur vers le Sud à 32°S est de 0.33PW (1 PW=10^15 W).
Le modèle inverse aux différences finies est un outil robuste de synthèse et d'analyse pour la circulation grande échelle dans l'océan Indien sud. Des études complémentaires devront être menées pour la circulation du fond au sud de 50°S et pour la zone tropicale. L'impact de l'intensité du Courant des Aiguilles sur l'intensité de la cellule méridienne de circulation pourrait être quantifiée avec d'autres simulations.

VENDREDI 26 JANVIER 2002, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"L'origine des courants profonds dans le bassin du Brésil"
Anne-Marie Tréguier (LPO, Brest)
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Des données récentes de flotteurs Lagrangiens à 2400m dans le bassin du Brésil en Atlantique Sud révèlent un courant de bord ouest intense et des courants zonaux dans l'intérieur. Ces courants zonaux ne sont pas expliqués par la théorie traditionnelle de la circulation thermohaline qui prévoit surtout des courants méridiens dans l'intérieur des bassins. Nous explorons les mécanismes susceptibles de générer ces courants à l'aide de plusieurs modèles numériques, notamment le modèle global POP du Los Alamos National Laboratory et le modèle communautaire CLIPPER. Nos résultats suggèrent que la principale source des courants zonaux est le forçage du vent, mais des expériences de sensibilité soulignent l'importance de la topographie et de la circulation thermohaline pour la structure des courants dans les couches les plus profondes.

MERCREDI 23 JANVIER 2002 à 14h00, UBO, UFR Sciences, Amphi F
SOUTENANCE DE THÈSE : "Génération de tourbillons océaniques par déstabilisation de courants de bord"
Xavier Capet (SHOM/CMO, Brest)

VENDREDI 18 JANVIER 2002, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Modes couplés instables du système océan-atmosphère dans le Pacifique Tropical"
Jérôme Vialard (LODYC, Paris)
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Depuis le travail de Bjerknes, on sait que c'est une instabilité du système couplé océan-atmosphère qui est responsable du phénomène El Niño dans le Pacifique tropical. Le détail des mécanismes de cette instabilité couplée et les conditions qui controlent sa croissance sont pourtant mal connus. En outre, la plupart des études de stabilité éffectuées jusqu'à présent ont été réalisées de manière analytique, et donc dans des modèles très simples. Dans cette étude, nous utilisons les techniques d'analyse de stabilité généralisée pour calculer les perturbations qui croissent le plus vites dans trois modèles couplés "hybrides". La composante océanique de ces trois modèles couplés est une version Pacifique du modèle OPA, et les trois atmosphères sont des représentations simplifiées l'atmosphère. L'analyse des résulats montre qu'une analyse de stabilité classique est suffisante pour extraire les oscillations interannuelles de type "El Niño" produites par les modèles couplés. Toutefois, cette analyse n'est pas suffisante pour décrire le déclenchement rapide des phénomènes El Niño (en quelques mois). L'analyse de stabilité généralisée, elle, permet d'extraire des perturbations qui évoluent bien plus rapidement vers un évènement El Niño. Ces résultats seront interprétés au regard de la "non normalité" des équations qui gouvernent l'évolution du système. Les perspectives de ce travail pour une meilleure compréhension de la variabilité climatique tropicale et des facteurs qui la gouvernent seront discutées.

VENDREDI 11 JANVIER 2002, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"L'instabilite des écoulements 2D aux perturbations 3D et hydrostatiques"
David Straub (Université McGill, Montréal, en séjour au LODYC, Paris)
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Growth of hydrostatic perturbations to horizontal 2 dimensional flows are considered. First, following Warn (personal communication), similarities are drawn between the perturbation equations and equations for the evolution of material line elements and/or tracer gradients embedded in the 2D flow of interest. We then borrow on recent results by Lapeyre et al. (Phys. of Fluids, 1999) for the tracer gradient problem to generalize slightly recent findings of Leblanc and Cambon (Phys. of Fluids, 1997). This leads to a rotationally modified Okubo-Weiss-like criterion that is exact for quadratic and axisymmetric 2D base states. From there, we consider whether this stability criterion might serve as a useful ``litmus test'' for indicating situations where 3D perturbations might be expected to grow in a more general context. As test cases, we consider simple, but chaotic, 2D ``base states''. Rotating and non-rotating, as well as stratified and homogeneous cases are considered. Of particular intestest in the stratified cases are similarities (at low vertical wave numbers) and differences (at high vertical wave numbers) between our results and those expected from a recent balance model proposed by Majda and Grote (Phys. of Fluids, 1997).

VENDREDI 14 DÉCEMBRE 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Les courants limites de la mer du Labrador et la modification de l'eau de la mer d'Irminger"
Jerome Cuny (School of Oceanography, University of Washington, Seattle, USA)
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La circulation de la mer du Labrador est étudiée à partir des données de 53 bouées de surface et plusieurs sections hydrographique. Les cartes de vitesse moyenne Eulerienne montrent plusieurs zones de recirculation au large des courants principaux similaires à celles observées à 700m de profondeur par Lavender et al. (2000). Le cisaillement vertical estimé à partir des données hydrographiques met en evidence la présence de deux courants distincts tout autour du bassin. L'un, plus barocline, s'écoule entre les isobathes 1000 et 2000m. L'autre, plus barotrope, s'écoule au dessus de la partie profonde de la pente continentale. Des flotteurs PALACE, qui ont suivi approximativement l'eau de la mer d'Irminger transportées par les courants limites, présentent des indices de mélange le long des isopycnes entre l'intérieur et les courants limites durant l'été et l'automne, et de convection durant l'hiver et le printemps. Les données d'un mouillage place sur la pente continentale du Labrador vont nous permettre d'analyser la possibilité que la convection agisse le long d'un courant rapide.

VENDREDI 7 DÉCEMBRE 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Réponse atmosphérique aux anomalies de SST dans un AGCM simple"
Nick Hall (LEGI, Grenoble)
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A global climate model based on dynamical equations and empirical forcing is used to asses the sensitivity of the extratropical circulation to anomalies in the midlatitude Pacific SST.
Long equilibrium integrations show that the response varies widely with the position and strength of the SST anomaly. Comparisons with linear time independent stationary wave calculations reveal that nonlinear transient eddies play an important role in shaping the response. Characteristic patterns of the response bear close resemblance to natural modes of low frequency variability. As well as changing the mean state of the circulation, a Pacific SST anomaly can also skew the probability distribution functions associated with projections onto these natural modes.
Multiple ensemble forecast experiments show that seasonal forecasts are affected by an SST anomaly in a way that is highly sensitive to large scale changes in the initial condition, even when statistically significant ensemble means are considered. For the extended range the mean response over all initial conditions resembles the equilibrium solution, but there is no guarantee that this response will appear for any given initial condition. For the seasonal range the initial condition is less important and the response resembles the equilibrium response in all cases, providing some justification for equilibrium experiments.

LUNDI 26 NOVEMBRE 2001, 11h, salle de réunion LPO / IFREMER
"Cascade bidimensionnelle d'un traceur. Diagnostic dans l'espace physique et modélisation"
Thomas Dubos (LMD, Paris)

VENDREDI 23 NOVEMBRE 2001, 11h30, amphi F, UFR Sciences, UBO
"Un mode couplé instable du système océan-atmosphère"
Alain Colin de Verdière (LPO)
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Je vais décrire la physique d'un mode couplé océan-atmosphère qui pourrait rendre compte de la variabilité de longue période qui pourrait exister dans l'hémisphère Sud lorsque l'océan n'est pas bloqué par des frontières méridiennes. Ce mode est proche d'une résonance dans l'atmosphère du mode de Rossby externe. Lorsqu'il est excité par des anomalies de température de surface océaniques (SST pour Sea Surface Temperature) de la bonne taille, le flux de chaleur à l'interface air-mer exerce un feedback positif sur la SST et le système est linéairement instable. La vitesse de phase et la période résultent de l'advection lente par l'océan de ces anomalies de SST. Ce mode planétaire apparait robuste vis à vis du mélange par la turbulence géostrophique atmosphérique et/ou océanique.

VENDREDI 16 NOVEMBRE 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
*** ANNULÉ ***
Marina Levy (LODYC, Paris)

VENDREDI 19 OCTOBRE 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Evolution spectrale de la houle sur le plateau continental"
Fabrice Ardhuin (SHOM/CMO/RE, Brest)
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La transformation d'ondes de gravite de surface est etudiee au moyen d'une equation d'evolution pour les densites spectro-angulaires, etablie à partir des equations de conservation de la quantite de mouvement et de la masse, dans le cas d'un fond lisse avec une topographie irreguliere. L'effet de la rugosite du fond est introduit de maniere empirique. Un modele numerique hybride Eulerien-Lagrangien est presente pour resoudre cette equation. Entre autres avantages ce nouveau modele, denome Cretes (Couplage de Rayons par Termes de Source Euleriens) permet d'utiliser des maillages non-structures pour le terme de source, tandis que les effets de la refraction et du levage causes par les variations de profondeur aux echelles sous-maille sont precisement pris en compte grace aux rayons precalcules. Ainsi ce modele peut etre applique a de vastes zones cotieres avec des maillages relativement laches.
Des observations de rides de sable sur le plateau continental de Caroline du Nord, combinees a des simulations numeriques d'episodes houleux observes au cours de campagnes a la mer, montrent que les variations de la hauteur des vagues a la traversee d'un plateau continental large, peu profond et sableux, sont essentiellement causes par la refraction et la friction au fond, pour laquelle les rides crees par les vagues jouent un role determinant. Ces rides protegent la cote des houles d'amplitude moyenne, avec, pour les cas decrits ici, une attenuation maximale de 74 % de la hauteur de vague, soit 93 % de l'energie.
Les proprietes directionnelles de la houle sont modifiees par la presence d'irregularites bathymetriques d'echelle horizontale comparable a la longueur d'onde de la houle. Cette interaction houle-topographie est decrite ici par la theorie de la diffusion de Bragg pour des vagues aleatoires, et representee par un terme de source, ou plus precisement d'echange, dans l'equation d'evolution des densites spectro-angulaires. Sur le plateau Nord-Carolinien cette diffusion peut augmenter l'etalement angulaire des vagues d'~un facteur deux, contrariant le retrecissement du spectre angulaire cause par la refraction. Ces previsions correspondent aux observations, malgre la persistance d'~une erreur residuelle qui peut etre attribuee en grande partie aux incertitudes sur les conditions a la limite au large, mais qui peut aussi etre la trace d'autres phenomenes non prepresentes dans le modele.

VENDREDI 12 OCTOBRE 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Flux turbulents par les tourbillons des Aiguilles dans un modèle au 1/6°"
Anne Marie Treguier (LPO)

VENDREDI 21 SEPTEMBRE 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Un diagnostic global de ventilation de l'océan intérieur"
Bruno Blanke (LPO)
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La ventilation océanique est le processus par lequel de la masse est transférée depuis la couche de mélange de surface, une région directement sensible aux interactions océans-atmosphère, vers l'océan intérieur (au delà de la thermocline permanente), avant un retour ultérieur dans la couche de surface. Des anomalies de ventilation, liées par exemple à la variabilité climatique, sont ainsi susceptibles de voyager dans l'océan intérieur depuis une région donnée de formation d'une masse d'eau, pour produire une rétroaction distante sur l'atmosphère dans une autre région où le flux ventilé regagne la couche de mélange.
À partir de l'analyse lagrangienne des champs mensuels moyens d'un modèle de circulation générale océanique contraint par des climatologies, nous montrons qu'un volume d'eau équivalent, en débit annuel moyen, à 324 Sverdrups voyage depuis la couche de mélange au delà de la thermocline permanente, sur des périodes plus longues que l'année, et conduit à un temps moyen de renouvellement de l'océan intérieur d'environ 125 ans.
Nous évaluons également les connections établies à l'échelle globale, grâce à une cartographie appropriée des régions de ventilation et des zones d'obduction associées, et nous mettons en évidence le rôle privilégié du Courant Circumpolaire Antarctique en tant que réceptacle des masses d'eau formées sur l'étendue globale de la surface océanique.

MERCREDI 12 SEPTEMBRE 2001, 9h, bibliothèque LPO / UBO, UFR Sciences F.307
"Instabilities of the thermohaline circulation"
Jeroen Molemaker (Institute of Geophysics and Planetary Physics, UCLA)

LUNDI 10 SEPTEMBRE 2001, 14h, salle de réunion LPO / IFREMER
"From Stirring to Mixing of Momentum: Cascades from Balanced Flows to Dissipation in the Oceanic Interior"
Jeroen Molemaker (Institute of Geophysics and Planetary Physics, UCLA)
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Under the influences of stable density stratification and Earth's rotation, large-scale flows in the ocean and atmosphere have a mainly balanced dynamics---sometimes called the slow manifold---in the sense that there are diagnostic hydrostatic and gradient-wind balances that constrain the fluid acceleration. The nonlinear Balance Equations are a successful approximate model for this regime, and we have identified mathematically explicit limits of their time integrability. We hypothesize that these limits are indicative, at least approximately, of the transition from the larger-scale regime of inverse energy cascades of anisotropic flows to the smaller-scale regimes of forward energy cascade to dissipation of more nearly isotropic flows and intermittently breaking inertia-gravity waves. In the oceans these regime transitions occur mostly in the scale range of 0.1-10 km---in between the mesoscale and fine-structure---where Rossby, Froude, and Richardson numbers are typically neither small nor large. In pursuit of testing this hypothesis we have revisited several classical problems, including gravitational, centrifugal/symmetric, elliptical, barotropic, and baroclinic instabilities. In all cases we find definite evidence, albeit still incompletely understood, of fluid-dynamical transitions in the neighborhood of loss of balanced integrability.

LUNDI 10 SEPTEMBRE 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Thermocline variability in response to the wind forcing"
Tomoko Inui (International Arctic Research Center/University of Alaska-Fairbanks)
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A couple of OGCM experiments, in idealized and Atlantic oceans, are presented to show that the subduction process can introduce changes in the subsurface temperature in the subtropics and SST on the equator.

VENDREDI 13 JUILLET 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"North Atlantic Deep Water in the Southern Ocean and the Deacon Cell"
Kristofer Döös (Meteorologiska institutionen Stockholms universitet)

JEUDI 12 JUILLET 2001, 14h30, amphi F UBO : soutenance de thèse
"Dynamique inertielle de la subthermocline équatoriale : Applications aux contre-courants de subsurface et à la thermostad de 13 degrés"
Frederic Marin (LPO)
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Une structure remarquable qui est observée dans les océans Atlantique et Pacifique est la présence de deux courants vers l'Est permanents, les contre-courants de surface, qui sont situés à la base de la thermocline vers 3 degrés de latitude. Connus sous le nom de Sous-Courants Equatoriaux Nord et Sud dans l'Atlantique et de jets de Tsuchiya dans le Pacifique, ils peuvent atteindre des vitesses de 20 cm/s, et sont situés à la limite vers les pôles d'une région homogène en température, salinité et vorticité potentielle: la thermostad de 13 degrés.
Dans cette thèse, un modèle bidimensionnel dans un plan méridien est développé pour rationaliser l'existence et la position de ces jets. En réponse à la remontée de grande échelle de la thermocline depuis les moyennes latitudes jusque l'équateur, des analogues océaniques des cellules de Hadley atmosphériques prennent place dans la partie inférieure de la thermocline pour redistribuer le moment cinétique. Cela conduit à la formation de courants vers l'Est et à l'homogénéisation de propriétés telles que la vorticité potentielle et la température potentielle au sein de la thermostad équatoriale. Dans un tel modèle 2D, la thermocline de grande échelle, qui peut être expliquée par la dynamique de la ventilation, doit être prescrite.
Pour étendre cette étude, un modèle tridimensionnel aux équations primitives (PE) a été adapté pour reproduire la dynamique de la thermocline ventilée; ce modèle est un analogue PE strict du modèle à couches de Luyten et al. (1983). En particulier, il n'y a pas de circulation thermohaline dans le modèle. Comme dans le cas bidimensionnel, le modèle 3D est capable de reproduire des contre-courants vers l'Est réalistes à la bonne latitude, en même temps qu'une thermostad équatoriale sous la thermocline. Ces jets s'avèrent être très sensibles à la pente méridienne de la thermocline, suggérant que le mécanisme des cellules de Hadley est encore valide dans le formulation PE tridimensionnelle. Les caractéristiques des contre-courants de subsurface dépendent fortement de la manière dont ils sont alimentés, soit exclusivement par le bord Ouest, soit conjointement par le bord Ouest et l'intérieur du bassin. Cette dépendance peut expliquer pourquoi les jets de Tsuchiya sont plus proches de l'équateur dans l'océan Pacifique que leur homologues dans l'océan Atlantique. Néanmoins, dans les deux océans, les contre-courants de subsurface ont une part active dans la dynamique de la ventilation de la partie inférieure de la thermocline et doivent être vus comme la partie profonde de la cellule subtropicale.

MERCREDI 04 JUILLET 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Instabilité de courants cotiers dans un modèle quasi-géostrophique : formation de tourbillons et instabilité piégée"
Xavier Capet (SHOM/CMO, Brest)
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Des etudes numeriques d'instabilite sont menees dans le cadre quasi-geostrophique deux couches pour un courant longeant une cote rectiligne. Sa structure initiale simple en vorticite potentielle (dans chacune des deux couches, on definit une veine de courant par une valeur non nulle de la vorticite potentielle, le fluide environnant ayant une vorticite potentielle nulle) permet :
- de controler a priori le ou les processus susceptibles de destabiliser le courant initial.
- de suivre l'evolution des particules constituant les veines de courant du fait de la conservation lagrangienne de la vorticite potentielle.
Deux configurations particulieres sont considerees :
1- Les deux veines de courant sont superposees et plaquees a la cote. Dans ce cas, une condition pour la formation de tourbillons (processus non lineaire) est obtenue a partir d'un calcul lineaire d'evolution de petites perturbations y compris lorsque la destabilisation du courant est forcee par la presence d'un canyon.
2- La veine superieure est plaquee contre la cote et la veine inferieure est decalee vers le large. Pour des valeurs de la vorticite potentielle de meme signe dans les deux veines, on met en evidence un processus d'instabilite piegee que l'on relie a certains comportements de l'outflow mediterraneen.

MERCREDI 27 JUIN 2001 à 11h00 - Salle de Réunion LPO/Site IFREMER
"Subinitial dynamics of abyssal currents on a continental slope"
Gordon Swaters, Professeur à l'Université d'Alberta (Canada)

VENDREDI 22 JUIN 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Mesurer le flux de chaleur en domaine océanique : peut-il y avoir des applications à la climatologie ?"
Louis Géli (IFREMER/DRO/GM, Brest)
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En milieu marin, la colonne sédimentaire enregistre - par effet de peau - les variations de température des eaux de fond. La mesure des températures à l'intérieur des sédiments permet donc, en théorie, d'avoir accès aux variations passées de température de la masse d'eau. L'épaisseur de peau est de l'ordre de 3 à 4 mètres pour des variations annuelles de température de la masse d'eau ; de l'ordre de 30 à 40 mètres pour des variations séculaires ; et de l'ordre de 100 mètres pour des variations de l'ordre du millénaire.
Une illustration de ce type de phénonème a été fournie, de façon inattendue, lors de la campagne MD120/Antaus du Marion Dufresne, en octobre 2000. L'objectif premier de cette campagne était purement géodynamique : il s'agissait de quantifier les anomalies de température à l'intérieur du manteau supérieur liées à la Discordance Australie-Antarctique, une zone géralement associée à un " point froid " (par opposition aux " points chauds "). Dans ce but, nous avons mesuré le flux de chaleur terrestre au fond de l'océan le long d'un profil parallèle à la dorsale Sud-Est Indienne, à l'aide d'un carottier " gravité " de 18 mètres, équipé de thermistances autonomes. L'objectif second était de collecter des carottes de sédiments dans une zone difficile d'accès et de préparer une future campagne du programme Images dans la région.
La Discordance Australie-Antarctique est un corridor de grande profondeur, permettant aux eaux antarctiques de fond (Antarctic Deep Bottom Water) de remonter vers le nord en franchissant le seuil que constitue la dorsale Sud-Est Indienne. A l'intérieur de la Discordance, le gradient de température dans les 5 premiers mètres de sédiments n'est pas linéaire, ce qui suggère que les eaux de fond ont été affectées par des variations de l'ordre de 0.05°C, au cours du mois précédent la mesure.
Ces mesures, effectuées par grande profondeur (4000 mètres d'eau), avec une carottier relativement court, de 18 mètres, pourraient ouvrir la voie pour des projets nouveaux, visant à instrumenter des carottiers longs (ou des puits de forage) dans le but de détecter des variations pluri-séculaires ou millénaire de la température des eaux de fond.

VENDREDI 15 JUIN 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Effect of Westerly Wind Events on the onset of El Nino: case of March 1997 WWE"
Matthieu Lengaigne (LODYC, Paris)
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"Réponse océanique au coup de vent de Mars 1997"
Un OGCM a été utilisé pour étudier la réponse de l'océan au coup de vent de Mars 1997 et l'impact potentiel de ce coup de vent sur le déclenchement du Nino 1997-1998. Trois impacts distincts sont observés. Premièrement, un intense onde de Kelvin downwelling se propage du Pacifique central vers le Pacifque est: cette dernière génère des anomalies positives de température de surface (jusqu'à 1°C) et d'importantes anomalies de subsurface en courant et température, essentiellement localisé dans le coeur de la thermocline. Deuxièmement, un refroidissement est observé dans la warm-pool, sous le coup de vent. Enfin, ce coup de vent est aussi à l'origine d'intenses anomalies positives de courant de surface au bord est de la warm-fresh pool à travers une intéraction non-linéaire entre le jet de surface forcé par le vent et le front thermohalin local. La salinité à travers sa contribution dans le gradient de pression local au niveau du front et l'existence d'une barrière de sel est cruciale dans l'existence dans ce méchanisme non-linéaire. Le rapide déplacement vers l'est de ce front (plus de 2000 km en un mois) associé au refroidissement dans l'ouest du Pacifique a pu initier le déplacement vers l'est de la convection atmosphérique profonde et des coups de vents qui succèdent à celui de Mars 1997. Une telle rétroaction océan-atmosphère a potentiellement pu initier le Nino du siècle.

VENDREDI 8 JUIN 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"A tropical mechanism for Northern Hemisphere deglaciation"
Keith Rodgers (LSCE, Gif-sur-Yvette)

VENDREDI 1er JUIN 2001, 11h, UBO Amphi F : soutenance Habilitation à la Direction de Recherche (HDR)
"Modélisation de la Circulation Générale Océanique: Développement et Analyse de Simulations Numériques"
Bruno Blanke (LPO, Brest)
Jury : Alain Colin de Verdiere, Pascale Delecluse, Xavier Carton, Bernard Barnier, Laurent Memery et Gilles Reverdin

MARDI 29 MAI 2001, 15h30, salle de cours UBO G.016 : séminaire informel
"Oscillations décennales dans un modèle couplé simplifié dues aux interactions instables entre les vents zonaux et les gyres océaniques"
Olivier Arzel (LPO, Brest)

VENDREDI 18 MAI 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Tourbillons et fronts dans l'océan et l'atmosphère : dynamique, stabilité et interactions avec les ondes d'inertie-gravité."
Mahdi Ben Jelloul (LODYC, Paris)
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L'océan et l'atmosphère présentent plusieurs échelles spatiales et temporelles. Nous nous interesserons plus particulièrement aux écoulements de grande échelle présentant de fortes déviations des isopycnes (fronts). Dans un première partie, la composante rapide constituées d'ondes d'inertie-gravité est filtrée et seule la composante vorticale est étudiée. Les valeurs des paramètres adimensionnés géophysiques (nombres de Rossby Ro, de Burger Bu), révèlent que nombre de tourbillons océaniques observés correspondent aux régimes géostrophiques de grande échelle (Ro et Bu faibles) frontal géostrophique (FG) et intermédiare géostrophique (IG). Nous dérivons les critères de stabilité linéaire et non-linéaire (FG) pour des tourbillons isolés sur le plan f. Sur le plan bêta, un critère suffisant de stabilité est dérivé pour les solutions anticycloniques assez étendues (IG). Dans le cas FG, la prévention du déferlement (effet bêta non-linéaire) est numériquement simulé. Outre une dérive vers l'ouest, les tourbillons présentent, contrairement au cas quasi-géostrophique, une dérive secondaire vers le nord, indépendante de leur signe. Dans une seconde partie, l´évolution conjointe des composantes ondulatoires et vorticale est traitée. Dans les cas frontaux géostrophiques barotrope et continûment startifié, une équation d'amplitude pour les ondes quasi-inertielles similaire à une équation de Schrödinger est obtenue tandis que la dynamique vorticale est autonome. Le spectre d'ondes se compose d'un continuum supra-inertiel et de modes discrets sub-inertiels piégés dans les zones de vorticité négative. Des résultats similaires sont obtenus pour des écoulements frontaux à fort nombre de Rossby mais présentant une disparité d´échelles horizontales (semi-géostrophique). Des résultats préliminaires sur la dispersion d'ondes inertielles au niveau d'un front océanique seront présentés. Les implications sur le transport de traceurs, ainsi que la frontogenèse (singularités) seront également évoqués.

VENDREDI 4 MAI 2001, 11h30, salle de cours G.016 a l'UFR Sciences, UBO : séminaire informel
"Changes in the Arctic freshwater budget and the North Atlantic Drift: A case study"
Odd Helge Otteraa (NERSC, Bergen, Norway)

JEUDI 26 AVRIL 2001, 11h30, salle de réunion LPO/IFREMER
Bilan de chaleur dans l'extension du Kuroshio entre 1992 et 2000.
Frederic Vivier (Univ. Washington, USA)
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Le pacifique nord ouest est le siege d'importantes variations interannuelles tant du contenu thermique (hauteur de la mer) que de la temperature de surface. L'annee 1998, en particulier marque une transition de l'indice PDO (Pacific Decadal Ocillation) vers des valeurs negatives, correspondant a un accroissement de la temperature dans le pacifique central et ouest (Il est bien sur trop tot pour savoir si cette transition sera durable) Dans ce contexte general, cette etude cherche a identifier les processus dominant les variations de contenu thermique d'une part et de SST d'autre part, qu'ils soient d'origine atmospherique (flux de chaleur) ou oceanique (processus horizontaux ou verticaux). L'approche adoptee se situe a mi chemin entre modele et donnees. Un modele 3D en elements finis d'advection diffusion de la chaleur couple a un modele de couche de melange a ete developpe, mais l'advection geostrophique est determinee a partir des mesures TOPEX/Poseidon.

LUNDI 23 AVRIL 2001, 11h30, salle de réunion LPO/IFREMER
"Vortex dynamics over topography"
Georgi Sutyrin (Graduate School of Oceanography, University of Rhode Island, USA)
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The propagation of compact, surface-intensified vortices over a topographic slope on the beta-plane is studied in the framework of a two-layer model. A perturbation theory is derived for a circular vortex in the upper layer with the lower layer at rest as a basic state. An integral momentum balance for the upper layer is used to obtain expressions for the velocity of the vortex center assuming the flow is quasistationary to leading order. This approach allows the calculation of the lower layer flow pattern as a function of the interface shape and the slope orientation. The essential part of the lower layer flow pattern is elongated dipolar gyres generated by the cross-slope vortex drift which remains nearly the same as in the reduced-gravity approximation, although it is slightly modified when the slope is not constant. Therefore, the major effect of the lower-layer flow is an additional along-slope propagation which is proportional to the cross-slope speed and the ratio of the interface slope to the topographic slope.

VENDREDI 20 AVRIL 2001, 11h30, salle de réunion LPO/IFREMER
"Initialisation d'un modèle hydrodynamique côtier et description physique des erreurs de modélisation à partir d'une méthode d'ensemble"
Francis Auclair (reseau bleu Mercator, GRGS/LEGOS Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse)
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Le pôle d'océanographie côtière de l'Observatoire Midi-Pyrénées (LA et LEGOS) s'investit depuis plusieurs années dans la modèlisation de l'écosystème côtier en collaboration avec différents laboratoires français ou étrangers (LOB/COM de Marseille, LSEET de Toulon, CEFREM de Perpignan, LPCM de Villefranche sur Mer, CMO de Bordeaux, IGM-CNR de Bologne et IEI de la Spezia (Italie)...). Les principales thématiques concernées sont: - la modélisation hydrodynamique, le couplage physique/biogéochimique et les problèmes liés à la remise en suspension et au transport de la matière particulaire (C. Estournel, P. Marsaleix), - la modélisation et assimilation des marées et réponse aux forçages météo (F. Lyard, C. le Provost), - l'assimilation des observations spatiales et in situ et la prédicibilité des écoulements (P. De Mey), ainsi que le thème du LEGOS de l'altimétrie aux frontières. Je présenterai au cours de ce séminaire plusieurs aspects des problèmes auxquels je me suis plus particulièrement intéressé ces dernières années : - l'initialisation d'un modèle hydrodynamique côtier à partir soit d'observations in-situ, soit de modèles de circulation générale avec une méthode variationnelle tridimensionnelle, - la sensibilité du modèle aux différents forçages (atmosphériques, conditions aux limites ouvertes...) et aux conditions initiales à partir de la génération d'ensembles de simulations, avec pour objectif la caractérisation physique du sous-espace d'erreur du modèle.

JEUDI 19 AVRIL 2001, 11h30, salle de réunion LPO/IFREMER
"Rôle de l'Ocean dans la Variabilite Basse Frequence de l'Atmosphere sur la region Nord Atlantique-Europe"
Christophe Cassou (CERFACS)

VENDREDI 02 MARS 2001, *** 14h ***, salle de réunion LPO / IFREMER
"Les ondes de marées internes"
Christian Le Provost (LEGOS, Toulouse)
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L'étude des marées océaniques a connu un vif regain d'attention au cours de ces dernières années, en relation d'une part avec les exigences de précision des différentes disciplines qui doivent les prendre en compte (géodésie, gravimétrie, orbitographie, océanographie,...), et d'autre part avec l'arrivée de l'altimétrie satellitaire de précision, moyen nouveau et révolutionnaire d'observation des variations de la surface libre des océans. Le bilan de ces dix dernières années de recherche dans ce domaine est très positif. Nous avons maintenant une connaissance très précise des caractéristiques de la marée océanique à l'échelle globale (centimétrique dans l'océan profond, mieux que décimétrique sur les plateaux continentaux). Mais l'aspect scientifiquement le plus innovant est certainement la mise en évidence du rôle important des ondes internes dans le bilan énergétique de la dissipation des marées, et par voie de conséquence leur impact sur le mélange des masses d'eau dans l'océan. L'objet de ce séminaire est de se focaliser sur les ondes de marées internes. L'exposé sera construit autour de deux études en cours au LEGOS : d'une part l'exploitation de la mesure altimétrique satellitaire comme outil d'observation des ondes internes à l'échelle globale, et d'autre part l'étude de leur rôle dans la dissipation de l'énergie des marées, au travers de l'analyse des résultats de la modélisation hydrodynamique des marées que nous avons développée et de l'assimilation des observations in situ et altimétriques satellitaires.

VENDREDI 23 FEVRIER 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Variabilité climatique des derniers siècles : apport des analyses isotopiques des cernes d'arbres dans une région sous influence océanique"
Gaelle Raffalli-Delerce (LSCE, Gif-sur-Yvette)
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L'objectif de ce travail est de connaître la variabilité climatique annuelle des derniers siècles en utilisant l'outil isotopique (13C/12C ; 18O/16O) dans les cernes d'arbre (chênes) dans une région sous influence océanique (la Bretagne, forêt de Rennes). Sur les derniers 400 ans, les données des rapports isotopiques 13C/12C et 18O/16O sont présentées avec une résolution annuelle à partir d'arbres vivants pour la période de 1879 à 1998 et sur des poutres (bois fossile) pour les périodes allant de 1610 à 1730 et de 1750 à 1910. La série la plus récente nous a permis d'établir une calibration précise des enregistrements isotopiques du carbone et de l'oxygène avec les données météorologiques. A court terme, le rapport 13C/12C de la cellulose du bois dépend principalement de l'humidité relative de l'air au-dessus de la canopée. En utilisant, deux modèles simples de photosynthèse et de respiration, nous avons pu reconstruire une humidité relative en bon accord avec les observations météorologiques, pour une partie de la saison de croissance, de juillet à septembre. A long terme, il est possible de corriger le rapport 13C/12C de la cellulose, clairement affecté par la diminution à l'échelle globale du rapport 13C/12C atmosphérique due aux effets anthropiques, afin de garder la composante climatique de l'enregistrement. La relation entre le rapport 18O/16O de la cellulose et celui des précipitations à Rennes permet d'utiliser ce rapport isotopique comme un marqueur des variations de la température moyenne annuelle (0,7?/°C) et comme un bon marqueur du déficit hydrique. Le forêt de Rennes, soumise aux vents dominants d'ouest provenant de l'Atlantique Nord, nous a permis de proposer des mécanismes entre les variations de la composition isotopique et les différents modes de circulation atmosphérique sur des intervalles de temps différents avec des périodicités différentes.

VENDREDI 26 JANVIER 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Ondes de Rossby oceaniques : observations et recents progres theoriques"
Rémi Tailleux (LMD, Paris)

VENDREDI 19 JANVIER 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"La generation locale d'ondes d'inertie-gravite sur un courant oceanique instable"
Pascale Lelong (Northwest Research Associates, Bellevue, Washington, USA)

MARDI 9 JANVIER 2001, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Low frequency variability of the Mediterranean Undercurrents downstream of Portimao canyon"
Laurent Cherubin (Institut Océanographique, Universite de Lisbonne, Portugal)
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The data of current-meters deployed during Canigo Experiment from the 1rst of July 1997 to the 1rst of August 1998 are analysed. We focuse on the two meridionally aligned moorings located west of Portimao canyon. A repeated XBT line has been performed during the duration of the moorings, upstream of Portimao canyon; it preceeded the release of Rafos floats in each of the two cores of the Mediterraenan Undercurrents among with some of them passed near the current-meters moorings. Two flow regimes are identified at the moorings location: the first one is an oscillation of the velocity vector in direction (northwest to southwest) over a regular period of about ten days which alternates with a second regime assimilated to mesoscale turbulence where the currents flow either northward or southward during several days. On the other hand, the trajectories of the Rafos floats reveals that some of them have been trapped in meddies west of Cape St Vincent while released in the first flow regime. Rafos released in the second flow regime were trapped in coherent structures (cyclone or anticyclone) passing through or formed in the Portimao canyon. The regular oscillation of the currents are compared with the propagation of a Rossby wave since sharpened PV gradients have been identified in this area along the edge of the Mediterranean Undercurrents. The strong stratification above and below the Undercurrent is used to diagnose the presence of coastal trapped waves along the Iberian shelf. The comparison of the wavelengths and phase speeds of each kind of wave with the size of the meddies historically observed in the vicinity of Portimao canyon and at Cape St Vincent and also from the Rafos trajectories, shows good agreement with Rossby waves characteristics. This suggest that one of the mechanism of meddies formation at Cape St Vincent and Portimao canyon is baroclinic and/or barotropic instability.

VENDREDI 15 DECEMBRE 2000, *** 11h ***, salle de réunion LPO / IFREMER
"L'oscillation nord-atlantique à 7.7 ans"
Eduardo D. Costa (LPO, Brest)
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Je présente une méthode statistique (extended canonical correlation analysis - ECCA) capable d'extraire des structures propagatives couplées océan-atmosphère. Nous avons appliqué cette technique à une base de 136 ans de données de pression au niveau de la mer et de température de la surface de l'océan dans la région nord-atlantique. Nous avons isolé 9 oscillations de périodes entre 2.3 et 18 ans. L'oscillation de 7.7 ans sera présentée en détail et son rapport avec la NAO discuté.

VENDREDI 01 DECEMBRE 2000, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Rate, pathways and variability of the Antarctic Bottom Water export from the Weddell Sea"
Alberto Naveira Garabato (University East Anglia, UK) (contact: Michel Arhan)
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During March-April 1999 we undertook a hydrographic and tracer survey of the rim of the Scotia Sea, southwest Atlantic, as part of the ALBATROSS project (Antarctic Large-Scale Box Analysis and The Role Of the Scotia Sea). The cruise comprised a previously unoccupied transect along the South Scotia Ridge (which separates the Scotia Sea from the Weddell Sea) and a repeat of the segment of the WOCE A23 section across the eastern Scotia Sea, originally conducted in April 1995. In this study, we describe the circulation of Antarctic Bottom Water (AABW) in the region of the South Scotia Ridge and quantify its transport through the various passages in the ridge. We then combine the ALBATROSS South Scotia Ridge transect with the WOCE A23 quasi-meridional (16-31 deg W) crossing of the Weddell Sea in a box inverse model to derive the net rate of AABW export from the Weddell Sea. A value of 9.7 +- 2.5 Sv is obtained, with aproximately 40% being exported across the South Scotia Ridge, and the remaining 60% to the east of the Scotia Sea. We place our results in the context of previous estimates. A comparison of the 1995 and 1999 occupations of the repeated segment of WOCE A23 in the eastern Scotia Sea reveals significant interannual variability in the properties and circulation of the exported AABW. We present the evidence for this variability and discuss a possible controlling mechanism by the wind stress field over the Weddell Sea.

VENDREDI 27 OCTOBRE 2000, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Equilibres en sel de l'océan mondial dans un modèle de circulation générale à surface libre"
Guillaume Roullet (LPO, Brest)

VENDREDI 13 OCTOBRE 2000, 11h30, salle de cours LPO / UBO (G016) et table tournante
"Démonstration d'un système de vélocimétrie PIV"
Nicolas Perenne (LPO, Brest)
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Un système de Particle Image Velocimetry (PIV), développé par Tomasz Kowalewski (http://www.ippt.gov.pl/~tkowale), est en cours d'installation sur la table tournante du LPO. Après un rappel du principe de la PIV, l'exposé comportera une discussion des contraintes (mais aussi des avantages) spécifiques que l'on rencontre lorsque la PIV est appliquée à des expériences géophysiques. Un démonstration du système sera effectuée en utilisant un "écoulement" factice (mouvement de particules collées sur un panneau en rotation constante, c.f. l'image bitmap ci-jointe).

VENDREDI 29 SEPTEMBRE 2000, 11h30, salle de réunion LPO / IFREMER
"Bifurcations of the three-dimensional thermohaline ocean circulation"
Henk Dijkstra (Université d'Utrecht, Hollande)

JEUDI 28 SEPTEMBRE 2000, 14h : bibliotheque LPO / UBO F.307
"Applications of bifurcation theory in physical oceanography."
(Méthodes numériques de continuation et de calcul de stabilité linéaire, application à la circulation océanique forcée par le vent et à la circulation thermohaline)
Henk Dijkstra (Université d'Utrecht, Hollande)