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7 : Circulation océanique - Géosciences


Un courant océanique est un mouvement continu et dirigé d'eau de mer généré par des forces agissant sur ce flux moyen, telles que les vagues déferlantes, le vent, l'effet Coriolis, le cabbeling, les différences de température et de salinité, tandis que les marées sont causées par l'attraction gravitationnelle du Soleil et Lune. Les contours de profondeur, les configurations de rivage et les interactions avec d'autres courants influencent la direction et la force d'un courant.

Aperçu de la section

I. Effet de la circulation atmosphérique sur l'eau et effet de Coriolis

Transport d'Eckman

II. Gyres majeurs

III. Courants majeurs au sein des Gyres

Courants de frontière ouest

Courants de la frontière orientale

Upwelling

Upwelling équatorial

IV. Différences de densité - Salinité et température de l'océan

V. Circulation thermohaline

Lieux de formation des eaux profondes

Lieux de formation d'eau intermédiaire

Transit de l'eau à travers l'océan

Accumulation de nutriments, carbone et appauvrissement en oxygène

VI. Circulation méridienne de renversement + Circulation entraînée par le vent - le mouvement global de la chaleur et du sel

Quelques sources d'introduction à la circulation entraînée par le vent, principalement l'effet de coriolis et le transport d'ekman. Comprend également des éléments multimédias.

Effet Coriolis et transport Ekman. Court, mais contient des liens vers d'autres bonnes informations, notamment :

http://abyss.uoregon.edu/~js/glossary/coriolis_effect.html Belle explication de l'effet Coriolis avec de bonnes images, mais semble être peut-être copié-collé illégalement de l'Encyclopedia Brittanica

www.classzone.com/books/earth...1904page01.cfm d'excellentes animations d'effet Coriolis montrant les chemins attendus/vrais lorsque l'on a l'intention de se déplacer le long d'une ligne de longitude

www.windows2universe.org/earth/Water/ekman.html bon historique de la découverte du transport Ekman, mais explication relativement médiocre

www.windows2universe.org/earth/Water/ocean_upwelling.html très beau gif d'upwelling ! Explique également brièvement la descente d'eau.

www.windows2universe.org/eart...sop_video.html Vidéo téléchargeable sur la circulation. Long, je n'ai pas regardé jusqu'au bout mais ça a l'air d'être du bon matériel.

http://ocw.mit.edu/courses/mechanical-engineering/2-011-introduction-to-ocean-science-and-engineering-spring-2006/readings/ekman.pdf Je ne sais pas si cela compte comme open source, mais a des trucs mathématiques sympas qui expliquent le transport Ekman. Compare également la théorie sous-jacente à ce qui se passe réellement.

https://pangea.stanford.edu/courses/EESS146Bweb/Lecture%205.pdf Surtout des images et des mathématiques, peut ne pas être une bonne source.

oceanworld.tamu.edu/resources...apter09_03.htm Plus de maths et de belles explications sur les calculs. A des liens vers plus d'explications et vers l'histoire.


Une étude identifie les principales causes du changement de la circulation océanique

La variabilité des courants océaniques est influencée par de multiples facteurs. Crédit: Prof Helen Johnson

Les chercheurs ont identifié les facteurs clés qui influencent une configuration vitale des courants océaniques.

La circulation méridienne de renversement de l'Atlantique (AMOC) transporte l'eau chaude des tropiques vers le nord.

De nombreux scientifiques pensent que ce transport de chaleur rend les régions comme le nord-ouest de l'Europe et le Royaume-Uni plus chaudes qu'elles ne le seraient autrement.

Les modèles climatiques suggèrent que l'AMOC est susceptible de s'affaiblir au cours des prochaines décennies, avec des implications étendues pour le climat régional et mondial.

La nouvelle étude, dirigée par les universités d'Exeter et d'Oxford, et publiée dans Géosciences de la nature— identifie les causes de la variation mensuelle et annuelle de l'AMOC et trouve une image différente à deux endroits clés.

Les données d'observation provenaient d'un large éventail d'équipements de surveillance—au large des côtes de la Floride et de l'Afrique, et dans l'Atlantique Nord entre le Groenland et l'Écosse—gérés par les projets internationaux RAPID et OSNAP.

« Comprendre la variabilité de l'AMOC est difficile car la circulation est influencée par de multiples facteurs qui varient tous et dont les impacts qui se chevauchent persistent pendant des années », a déclaré l'auteur principal, le Dr Yavor Kostov, du département de géographie de l'Université d'Exeter.

"Nos résultats révèlent le rôle vital des vents dans la conduite des changements dans cette circulation océanique.

"Les vents ont été un facteur clé à la fois dans les régions subtropicales et subpolaires que nous avons examinées.

« Alors que le climat continue de changer, davantage d'efforts devraient être concentrés sur la surveillance de ces vents, en particulier dans les régions clés des frontières continentales et de la côte est du Groenland, et sur la compréhension de ce qui les entraîne. »

Alors que la variabilité de l'AMOC au large du sud des États-Unis est dominée par l'impact des vents, la variabilité dans l'Atlantique Nord est générée par les effets combinés des vents, de la chaleur et des anomalies d'eau douce. L'Atlantique Nord subpolaire est plus sensible aux changements de l'état de l'océan de fond, tels que les changements dans les sites de convection profonde », a déclaré le Dr Kostov.

"Cela implique que le changement climatique futur peut modifier la variabilité annuelle de l'AMOC dans cette région. Cela souligne le besoin d'observations continues de l'océan Atlantique Nord subpolaire."

L'étude révèle également que les changements de température de surface et de salinité près du Canada et du Groenland peuvent déclencher un impact à distance retardé sur la circulation atlantique jusqu'en Floride.


Circulation océanique

Les océans tourbillonnent et virevoltent sous l'influence des vents, de Coriolis, des différences de salinité, des bords des continents et de la forme des fonds océaniques profonds. Nous discuterons en détail de la circulation océanique dans le module 6, mais puisque les courants océaniques sont des agents essentiels du transport de chaleur, nous devons également les inclure ici. En général, les courants de surface des océans sont entraînés par les vents, le Coriolis et les bords des continents, et les courants profonds qui mélangent les océans sont entraînés par les changements de densité liés à la température et à la salinité ainsi qu'à la forme du fond océanique profond. .

Le schéma de circulation est illustré dans la figure ci-dessous, qui représente les chemins d'écoulement moyens à plus court terme, l'écoulement est dominé par des tourbillons qui tournent autour.

Sur cette carte, les différentes couleurs correspondent aux courants chauds (rouge), aux courants froids (bleu) et aux courants qui se déplacent principalement le long des lignes de latitude et ne transportent donc pas les eaux à travers un gradient de température (noir). Ces derniers courants peuvent impliquer de l'eau chaude ou froide, mais ils ne déplacent pas cette eau vers des endroits plus chauds ou plus froids. Comme mentionné précédemment, ces flèches représentent des chemins d'écoulement moyens, mais sur une échelle de temps plus courte, l'eau est impliquée dans des tourbillons qui se déplacent le long des directions indiquées par ces flèches. Ces tourbillons omniprésents sont importants car ils mélangent la surface des océans tout comme le fait de faire tourbillonner une cuillère dans une tasse à café mélange le café. Il existe plusieurs manières de former des tourbillons, notamment des vents intermittents combinés à l'effet Coriolis, des courants opposés interagissant les uns avec les autres et des courants interagissant avec les côtes. Comme l'indique ce schéma de courants, la circulation océanique de surface déplace beaucoup d'eau chaude vers les parties les plus froides de la Terre, elle ramène également l'eau froide vers les régions plus chaudes - l'effet net est d'échanger de la chaleur et de rapprocher un peu plus les tropiques et les pôles. entre eux en termes de température. Ou, en d'autres termes, cela (avec les vents) déplace l'énergie excédentaire des tropiques vers les régions de déficit énergétique près des pôles.

Il est important de réaliser que ces courants, à eux seuls, finiraient par homogénéiser la température à la surface, n'eut été de l'énorme différence d'énergie solaire entre les tropiques et les pôles. De plus, la force de ces courants aériens et océaniques est sensible à la différence de température entre les pôles et l'équateur — plus la différence de température est grande, plus les courants sont forts.

Les courants de surface décrits ci-dessus sont généralement confinés à la centaine de mètres supérieurs des océans, et étant donné que la profondeur moyenne des océans est d'environ 4000 mètres, les courants de surface représentent une très petite partie du système océanique. Le reste des océans est également en mouvement, se déplaçant beaucoup plus lentement sous l'influence des différences de densité causées par les changements de température et de salinité. L'eau froide et salée est dense, tandis que l'eau douce et chaude est légère, et les différences de densité qui en résultent entraînent un système de flux parfois appelé circulation thermohaline. Dans le monde d'aujourd'hui, il existe deux principaux endroits où se forment les eaux profondes - l'Atlantique Nord et l'Antarctique, comme indiqué ci-dessous :

Dans l'Atlantique Nord, l'eau chaude et salée du Gulf Stream entre en contact avec l'air froid de l'Arctique, et à mesure que l'eau se refroidit, elle devient très dense et coule au fond de l'océan - c'est ce qu'on appelle l'eau profonde de l'Atlantique Nord (NADW) . Lorsque le NADW se forme, une énorme quantité de chaleur est transférée de l'eau à l'air, cette chaleur équivaut à environ 30% de l'énergie thermique reçue par l'ensemble de la région polaire, elle peut donc influencer le climat arctique de manière majeure. Dans l'Antarctique, à mesure que la glace de mer se forme au bord de la calotte glaciaire, l'eau pure est retirée de l'eau de mer, augmentant ainsi la salinité de l'eau restante, l'augmentation de densité qui en résulte en fait l'eau la plus dense des océans et elle coule au fond. cette masse d'eau est appelée l'eau de fond de l'Antarctique (ABW). De ces deux écoulements d'eau profonde, le NADW est beaucoup plus important et il s'écoule selon un chemin complexe, longeant le fond de l'océan alors qu'il se déplace à travers l'Atlantique et dans les océans Indien et Pacifique, après quoi il s'est réchauffé et mélangé avec le l'eau environnante pour remonter à la surface, où elle commence son chemin de retour dans l'Atlantique Nord, complétant la boucle dans quelque chose comme mille ans. Ce flux est parfois appelé Global Conveyor Belt (nous en parlerons beaucoup plus dans le module 6), et il représente un moyen important de mélanger les océans mondiaux.

Ces courants profonds sont très importants pour le système climatique mondial à plusieurs égards. L'une de ces façons, décrite ci-dessus, est la façon dont la formation de NADW influence le climat arctique, ce qui, à son tour, peut influencer la formation ou la fonte de la glace dans la région polaire, ce qui peut déclencher le mécanisme de rétroaction glace-albédo (voir ci-dessous). Une autre façon dont ces courants profonds influencent le climat mondial est de transporter du CO2 aux eaux profondes des océans. Le CO2 est dissous dans l'eau de mer à la surface, donc lorsque les eaux profondes se forment, elles apportent ce CO2 avec eux, le retirant ainsi de l'atmosphère. Ce que cela fait est d'augmenter efficacement le volume d'eau océanique qui peut contenir du CO2, ce qui augmente la masse totale de carbone que les océans peuvent contenir. En effet, ces courants profonds transportent déjà du CO anthropique2 et d'autres gaz tels que les CFC dans l'océan profond (nous en parlerons beaucoup plus dans les modules 5 et 7).


Chapitre 4 : Section 8 - El Niño et la circulation océanique

Dans cette section, vous trouverez des documents qui soutiennent la mise en œuvre de EarthComm, Section 8 : El Niño et la circulation océanique.

Résultats d'apprentissage

  • Analyser les données en comparant et contrastant un ensemble de données de températures de surface de la mer au cours d'une année normale avec un ensemble de données d'une année El Niño.
  • Interpréter les données sur des cartes de l'océan Pacifique pour expliquer comment les températures de surface de la mer varient lors d'un événement El Niño.
  • Analyser et interpréter les données à partir d'un satellite de télédétection pour déterminer l'étendue et la durée de l'événement El Niño de 1997-1998.

En savoir plus

  1. Pour en savoir plus sur la technologie utilisée pour étudier les interactions océaniques-atmosphériques, en particulier TOPEX/Poséidon et TAO, visitez les sites Web suivants :

Topographie de la surface de l'océan depuis l'espace, Nasa
Comprenez comment les données continues provenant de satellites comme TOPEX/Poséidon aident les scientifiques à comprendre et à prévoir les effets de l'évolution des océans sur le climat et sur les événements climatiques catastrophiques comme El Niño.

TOPEX/Poséidon Education Outreach, Université du Texas à Austin, Centre de recherche spatiale
Apprenez-en plus sur le satellite TOPEX/Poséidon, sur la façon dont il collecte des données et sur les enseignements de cette importante mission.

La Niña Page, NOAA
Comprend des liens vers des informations générales sur La Niña, telles que les données climatiques pour les événements La Niña passés, les prévisions et les impacts de La Niña.

Qu'est-ce que La Niña, NOAA
Comprend des animations en couleur comparant La Niña, El Niño et des conditions "normales", un examen des impacts que La Niña a eu sur le climat mondial et des liens vers des informations supplémentaires.

Ressources

Pour en savoir plus sur ce sujet, visitez les sites Web suivants :

Conditions El Niño et non El Niño

Page thématique El Niño, NOAA
Contient des liens pour couvrir un large éventail de sujets, y compris les définitions d'El Niño et de La Niña, les impacts d'El Niño, la prédiction d'El Niño, des animations 3D des températures d'El Niño et des informations sur la recherche de données El Niño.

La page El Niño de la NOAA, NOAA
Contient une image des anomalies actuelles de la température de surface de la mer qui est mise à jour régulièrement. Le site contient également des liens vers des images et des informations sur El Niño, y compris une liste de sites Web liés à El Niño.

Événements El Niño (ENSO) passés, NOAA
Les événements ENSO diffèrent par leur force, leur couverture et leur saisonnalité, il n'y a pas d'accord unanime sur ce qui constitue un événement ENSO. La NOAA contient une liste d'années largement acceptée par les chercheurs.

El Niño 2015-2016, Organisation météorologique mondiale
Animation lors d'un événement El Nino sur ce à quoi s'attendre.

El Niño 2015-2016 une perspective historique, NOAA
En savoir plus sur les prévisions de température, de précipitation et de sécheresse de cet événement El Niño.

L'oscillation australe

Maison El Niño/La Niña, NOAA
Comprend des liens vers des informations sur les prévisions ENSO, une "évaluation d'experts" (mise à jour hebdomadaire), les chiffres ENSO (mise à jour hebdomadaire) et une liste de FAQ. Comprend également un didacticiel en ligne qui contient de nombreuses images en couleur.

El Niño/Oscillation Australe (ENSO), NOAA
Informations sur la science derrière ENSO, les conditions océaniques/atmosphériques actuelles, les impacts d'ENSO sur le climat, les prévisions, la recherche en cours et des liens vers des ressources éducatives.

Le Pacifique équatorial et El Niño

TOGA-TAO et l'événement El Niño-oscillation australe 1991-93, McPhaden, M.J., NOAA/PMEL
Examine les données recueillies par le programme TOGA-TAO. Comprend des images de données en couleur.

Cause et effet - El Niño

Impacts côtiers d'El Niño, USGS
Se concentre sur les impacts d'El Niño, y compris l'érosion côtière, les inondations, les glissements de terrain, les tempêtes et le changement climatique. Cliquez sur le lien pour ouvrir l'article qui vous intéresse.

L'histoire d'El Niño - La science sur une sphère, NOAA
Découvrez ce phénomène et ses impacts dans ce film créé par l'Aquarium du Pacifique.

Impacts, prévisions et avantages régionaux, NOAA
Plus d'informations sur les impacts d'El Niño, tels que les occurrences d'El Niño et de tornades, la fréquence d'El Niño et des ouragans, le blanchissement des récifs coralliens, El Niño et les poissons et oiseaux marins, et plus encore.

El Niño et La Niña : effet sur le phytoplancton et la science des poissons sur une sphère, NOAA
Découvrez comment les données satellitaires sont utilisées pour comprendre la répartition des poissons et pourquoi certaines pêcheries s'effondrent soudainement.

L'élévation du niveau de la mer d'El Niño fait des ravages dans la région de la baie de San Fransico en Californie, USGS
Examine l'impact de l'événement El Niño de 1997-1998 sur la région de la baie. Le site comprend des photos des dommages, des données sur le niveau de la mer, des images d'upwelling et une explication des vagues de Kelvin et de leur impact.


Tous les codes de classification des revues scientifiques (ASJC)

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Relier la circulation océanique changeante au changement climatique. / Winton, Michael Griffies, Stephen M. Samuels, Bonita L. Sarmiento, Jorge Louis Licher, Thomas L.Frö.

Dans : Journal of Climate, Vol. 26, n° 7, 04.2013, p. 2268-2278.

Résultats de recherche : Contribution à la revue › Article › peer-review

T1 - Relier l'évolution de la circulation océanique au changement climatique

AU - Sarmiento, Jorge Louis

N1 - Copyright : Copyright 2013 Elsevier B.V., Tous droits réservés.

N2 - L'influence des courants océaniques changeants sur le changement climatique est évaluée en comparant la réponse d'un modèle de système terrestre à une augmentation du CO2 avec et sans réponse de la circulation océanique. L'inhibition de la réponse de la circulation océanique, en spécifiant une climatologie préindustrielle des courants variant selon les saisons, a une influence beaucoup plus importante sur le modèle de stockage de chaleur que sur le modèle de stockage de carbone. Le modèle de stockage de chaleur sans changements de circulation ressemble au stockage de carbone (avec ou sans changements de circulation) plus qu'il ne ressemble au stockage de chaleur lorsque les courants sont autorisés à réagir. On montre que cela est dû à la plus grande amplitude du transport de redistribution - le changement de transport dû à des anomalies de circulation agissant sur les gradients climatiques de contrôle - pour la chaleur que pour le carbone. La chaleur océanique nette et l'absorption de carbone sont légèrement réduites lorsque les courants sont autorisés à réagir. Par conséquent, les changements de circulation océanique agissent potentiellement pour réchauffer le climat de surface. Cependant, l'impact de l'absorption réduite de carbone sur le forçage radiatif est estimé être faible, tandis que le transport de chaleur de redistribution déplace l'absorption de chaleur océanique des basses vers les hautes latitudes, augmentant ainsi sa puissance de refroidissement. Par conséquent, le réchauffement de la surface de la planète est considérablement réduit par les changements de circulation. Les changements de circulation modifient également le modèle de réchauffement d'une large amplification de l'hémisphère nord à un modèle plus structuré avec un réchauffement réduit aux latitudes subpolaires dans les deux hémisphères et un réchauffement accru près de l'équateur.

AB - L'influence des courants océaniques changeants sur le changement climatique est évaluée en comparant la réponse d'un modèle de système terrestre à une augmentation du CO2 avec et sans réponse de la circulation océanique. L'inhibition de la réponse de la circulation océanique, en spécifiant une climatologie préindustrielle des courants variant selon les saisons, a une influence beaucoup plus importante sur le modèle de stockage de chaleur que sur le modèle de stockage de carbone. Le modèle de stockage de chaleur sans changements de circulation ressemble au stockage de carbone (avec ou sans changements de circulation) plus qu'il ne ressemble au stockage de chaleur lorsque les courants sont autorisés à réagir. On montre que cela est dû à la plus grande amplitude du transport de redistribution - le changement de transport dû à des anomalies de circulation agissant sur les gradients climatiques de contrôle - pour la chaleur que pour le carbone. La chaleur océanique nette et l'absorption de carbone sont légèrement réduites lorsque les courants sont autorisés à réagir. Par conséquent, les changements de circulation océanique agissent potentiellement pour réchauffer le climat de surface. Cependant, l'impact de l'absorption réduite de carbone sur le forçage radiatif est estimé être faible, tandis que le transport de chaleur de redistribution déplace l'absorption de chaleur océanique des basses vers les hautes latitudes, augmentant ainsi sa puissance de refroidissement. Par conséquent, le réchauffement de la surface de la planète est considérablement réduit par les changements de circulation. Les changements de circulation modifient également le modèle de réchauffement d'une large amplification de l'hémisphère nord à un modèle plus structuré avec un réchauffement réduit aux latitudes subpolaires dans les deux hémisphères et un réchauffement accru près de l'équateur.


Introduction

La circulation océanique au sud de l'Afrique est caractérisée par une dynamique complexe avec une forte variabilité due à la présence du courant des Agulhas et de nombreux tourbillons à mésoéchelle du canal du Mozambique (Penven et al. 2006 Halo et al. 2014). Plus récemment, une étude de modélisation à haute résolution de Tedesco et al. (2019) a mis en évidence l'existence de nombreux tourbillons subméso-échelles le long du front cyclonique des Aiguilles.

Lutjeharms et al. (2003) ont observé la présence de tourbillons cycloniques incrustés dans la frontière terrestre du sud du courant des Aiguilles. Ces tourbillons ont un diamètre d'environ 50 km et sont associés à une signature chaude de surface. Les simulations suggèrent que ces tourbillons restent piégés dans l'anse du plateau du banc Agulhas et que les tourbillons qui se déplacent en aval du courant représentent des fuites du tourbillon de cisaillement résident. Cela se produit à une fréquence d'occurrence d'environ 20 jours. L'intensité de l'activité méso-échelle dans cette région clé pour la rétro-flexion module les échanges de chaleur et de sel entre les océans (Lutjeharms 1981 Reason et al. 2003 Van-Aken et al. 2013 Guerra et al. 2018) ainsi que vers l'atmosphère (Messager et Stuart 2016).

Cette région présente en outre un upwelling dynamique induit par les courants Agulhas (Arnone et al. 2017) comme observé par Goschen et al. (2015) pendant Natal Pulses. Cette remontée d'eau, comme l'ont montré Lutjeharms et al. (2000) se produit du côté terrestre du courant des Aiguilles et a un effet sur la disponibilité des éléments nutritifs, la stratification et la productivité primaire dans l'est du banc des Aiguilles. Il a également été montré par Meyer et Niekerk (2016) que la mise en œuvre d'une centrale électrique à courant océanique dans cette région surpasserait les centrales éoliennes terrestres et pourrait augmenter la capacité de charge du pays.

La zone d'intérêt de cet article, représentée sur la figure 1, est également l'emplacement de plusieurs gisements de gaz naturel sous le fond marin qui sont ciblés pour le forage et l'exploitation. Les courants océaniques complexes et puissants induisent des problèmes importants pour les opérations des navires à la surface ainsi que sous la surface pour les opérations en haute mer. De forts courants océaniques peuvent également modifier la hauteur et la direction des vagues océaniques, provoquant des états de mer dangereux (Quilfen et al. 2018). Le risque de vagues extrêmes est un danger important pour l'activité maritime et l'industrie off-shore lors de la traversée des principaux systèmes de courants. Par conséquent, la connaissance de l'état des courants et la capacité de le prévoir de manière réaliste pourraient grandement renforcer la sécurité de diverses opérations maritimes.

Suite à cet objectif, un réseau de radars HF a été déployé le long de la côte pour permettre une connaissance détaillée des courants Agulhas et de son activité de Foucault associée. L'objectif du présent document est de présenter et d'évaluer l'impact de l'assimilation 4DVAR de ces données radar sur la simulation des modèles océaniques et la prévision des courants marins de surface.

Les données utilisées pour l'assimilation et la validation sont décrites dans la section suivante. La configuration du modèle et la procédure d'assimilation sont décrites dans une troisième section tandis que les résultats sont présentés dans la section quatre et discutés plus en détail dans la conclusion.

Domaine d'intérêt de cette étude. Intérêt principal Focus sur la zone 11b/12b et la pointe Brulpadda. Crédit : www.total.com

Pour surveiller la variabilité des courants Agulhas lors des opérations offshore, trois radars WERA HF, fabriqués par Helzel Messtechnik GmbH, ont été installés par les sociétés ACTIMAR et LWANDLE sur la côte sud de l'Afrique du Sud. L'emplacement du système radar et la zone de mesure moyenne en avril 2020 sont représentés sur la figure 2. Les vitesses radiales sont estimées en utilisant la méthode conventionnelle de formation de faisceau avec un filtrage supplémentaire des artefacts résiduels. Ensuite, les vitesses radiales sont combinées sur une grille cartésienne à une résolution de 6 km en utilisant la méthode décrite par Barth et al. (2010) et mis à disposition toutes les 30 min.

Des comparaisons avec des mesures ADCP mobiles et fixes ont été effectuées (cf. Fig. 3). Pour l'ADCP fixe, des différences d'intensité sont observées pour un courant faible ( (le) 1,3 m/s) et une meilleure correspondance est observée pour des valeurs plus fortes. Les directions de courant dérivées du radar sont bien corrélées avec les mesures ADCP. Les différences d'intensité s'expliquent par la faible résolution angulaire du BeamForming par rapport à la résolution de la grille (d'un facteur d'environ 4) à la position de l'ADCP. Pour l'ADCP mobile, les différences d'intensité sont plus faibles par rapport à l'ADCP mobile, tandis que les différences de direction peuvent être dues à un mauvais calibrage de l'ADCP coque. Par conséquent, les courants fournis avec la méthode de formation de faisceau semblent suffisamment robustes pour être assimilés dans des simulations ROMS. Néanmoins, pour pallier certaines imprécisions, une méthode hybride Beam Forming/Direction Finding développée par ACTIMAR appelée HYDDOA (cf. brevet : FR 1562550) a été utilisée pour des opérations marines avec de meilleures performances. Malheureusement, ces données n'ont pas pu être utilisées pour cette étude.

Les carrés noirs représentent l'emplacement du radar HF installé pour surveiller la zone délimitée par le contour noir (cf Fig. 1). La zone colorée représente l'intensité du courant moyen mesuré par le radar durant le mois d'avril 2020 et les flèches blanches sont représentatives de la direction moyenne des courants de surface durant la même période

Graphique quantile-quantile de la vitesse et de la direction pour comparaison avec ADCP fixe (une, c) et ADCP mobile (b, )

De plus, les données altimétriques ont été générées par un système de traitement incluant les données de plusieurs missions altimétriques : Sentinel-3A/B, Jason-3, HY-2A, Saral[-DP]/AltiKa, Cryosat-2, OSTM/Jason-2, Jason-1, Topex/Poséidon, Envisat, GFO, ERS-1/2 et livrés par l'UE Copernicus Marine Service Information. Étant à une résolution significativement inférieure à celle des deux modèles d'expérience, ces données ont été exclues du processus d'assimilation (bien qu'elles soient en quelque sorte assimilées dans la simulation océanique de Mercator utilisée comme forçage aux limites) et peuvent être considérées comme une source indépendante d'observations pour notre processus de validation. Néanmoins un biais d'importation dans la représentation du courant des Aiguilles par les données altimétriques a été mis en évidence par Rouault et al. (2010).


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Ce test prouve combien de mesures de température/salinité d'un même profil sont identiques. Le test comprend deux paramètres réglables : l'épaisseur minimale de la couche au sein de laquelle toutes les mesures montrent exactement la même valeur de paramètre, et le nombre de ces niveaux dans la couche. Le premier paramètre définit l'épaisseur seuil de la thermostad et de l'halostad, tandis que le second paramètre prend en compte l'espacement typique des niveaux observés, qui diffère selon les types d'instrumentation.

Ce test identifie les profils avec un nombre irréaliste d'extrema de paramètres locaux. Pour chaque triple de trois niveaux voisins observés, l'extremum est considéré comme significatif si | pk - pk + 1 | < d et | p k - p k - 1 | < d , où le paramètre est sélectionné pour être supérieur à la précision de mesure et à l'amplitude typique des inversions de paramètres à l'échelle microscopique.


Le code pour toutes les analyses de données présentées est disponible sur https://github.com/AidanStarr/Starr_et_al_2020 et le code pour le modèle Pyberg est disponible sur https://github.com/trackow/pyberg.

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Ocean circulation change: Sea level spiked for two years along Northeastern North America

A four-inch increase in sea levels from New York to Newfoundland occurred in 2009 and 2010 because ocean circulation changed, reports a UA-led team of geoscientists.

Sea levels from New York to Newfoundland jumped up about four inches in 2009 and 2010 because ocean circulation changed, a University of Arizona-led team reports in an upcoming issue of Nature Communications.

The team was the first to document that the extreme increase in sea level lasted two years, not just a few months.

"The thing that stands out is the time extent of this event as well as the spatial extent of the event," said first author Paul Goddard, a UA doctoral candidate in geosciences.

Independent of any hurricanes or winter storms, the event caused flooding along the northeast coast of North America. Some of the sea level rise and the resulting flooding extended as far south as Cape Hatteras.

The paper is also the first to show that the unusual spike in sea level was a result of changes in ocean circulation.

Co-author Jianjun Yin, UA assistant professor of geosciences, said, "We are the first to establish the extreme sea level rise event and its connection with ocean circulation."

Goddard detected the two-year-long spike in sea level by reviewing monthly tide-gauge records, some of which went back to the early 1900s, for the entire Eastern Seaboard. No other two-year period from those records showed such a marked increase.

The team linked the spike to a change in the ocean's Atlantic Meridional Overturning Circulation and also a change in part of the climate system known as the North Atlantic Oscillation.

The researchers then used computer climate models to project the probability of future spikes in sea level.

The team found that, at the current rate that atmospheric carbon dioxide is increasing, such extreme events are likely to occur more frequently, Goddard said.

Goddard's and Yin's research paper, "An Extreme Event of Sea Level Rise along the Northeast Coast of North America in 2009-10," is scheduled for online publication in Communication Nature aujourd'hui. Stephen Griffies and Shaoqing Zhang of the National Oceanographic and Atmospheric Administration's Geophysical Fluid Dynamics Laboratory in Princeton, New Jersey, are also co-authors. NOAA funded the research.

Yin's previous work on climate models suggests that weakening of the Atlantic Meridional Overturning Circulation could cause sea levels to rise faster along the northeast coast of North America.

Yin wondered whether such sea level rise had actually been observed, so he asked Goddard to compile the tide-gauge records for the east coast of North America. The 40 gauges, spanning the coast from Key West, Florida, north to Newfoundland, have been recording sea levels as far back as the 1920s.

Goddard's work revealed a surprise -- that during 2009 and 2010, sea level between New York and Newfoundland rose an average of four inches. Sea level from Cape Hatteras to New York also had a notable spike, though not as dramatic.

"The sea level rise of 2009-10 sticks out like a sore thumb for the Northeast," Goddard said.

His research also confirmed that, as others have reported, sea level has been gradually rising since the 1920s and that there is some year-to-year variation.

About the time Goddard finished analyzing the tide-gauge records, another group of researchers reported that the Atlantic Meridional Overturning Circulation, or AMOC, had a 30 percent decline in strength in 2009-10. Those researchers reported the decline started just two months before the tide gauges started recording the spike in sea level.

"To me, it was like putting together a puzzle," Goddard said.

The more he and his colleagues examined the timing of the AMOC downturn and the subsequent increase in sea level, the more it fit together, he said.

The AMOC brings warm water from the tropics and the southern Atlantic Ocean to the North Atlantic and the polar regions. The water then cools and sinks, eventually flowing south in the deep ocean. Yin's climate model predicted that when the AMOC weakened, sea level in northeastern North America would rise.

In addition to the weakening AMOC, during 2009-10 the region's atmosphere was in a very negative phase of the climate mode called the North Atlantic Oscillation. The NAO flip-flops between negative and positive phases.

"The negative North Atlantic Oscillation changes the wind patterns along the northeast coast, so during the negative NAO the winds push water onto the northeast coast," Goddard said.

Although the NAO has resumed flipping between positive and negative states, observations show that the AMOC, while somewhat stronger, has still not recovered its previous strength.

Even now, sea level is still higher than before 2009, Yin said. He's not surprised, because most of the climate models predict a weakening of the AMOC over the 21 st century.

Yin said that at the current rate of increase in greenhouse gases, most climate models predict a weakening of the AMOC over the 21 st century. Therefore, such extreme sea level rise events and coastal flooding are quite likely to occur along the densely populated northeast coast of North America more often.


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