• Océanographie: des simulations de la dynamique océanique le long de la côte sud-est des USA, font apparaître des mécanismes d’interaction des courants avec les fonds marins!____¤201611

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Topographic generation of submesoscale centrifugal instability and energy dissipation» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis , grâce à des simulations numériques réalistes de la dynamique océanique dans la région où le Gulf Stream s’écoule le long de la côte sud-est des USA, de mettre en évidence de nouveaux mécanismes d’interaction des courants avec les fonds marins.

     

    Rappelons tout d'abord que «la circulation océanique est forcée à grande échelle par le vent et les flux de chaleur à la surface des océans» et que «ces grands courants et les tourbillons océaniques de moyenne échelle (échelles horizontales de 100 kms et plus) contiennent l’essentiel de l’énergie cinétique de l’océan».

     

    Du fait que «pour boucler le bilan énergétique de l’océan, cette énergie doit être dissipée in fine par la viscosité à l’échelle moléculaire», la question se pose de savoir comment cette énergie va passer de la grande échelle vers la toute petite échelle, c’est-à-dire de savoir «comment va être dissipée l’énergie des tourbillons».



    Si, au cours des 10 dernières années, les recherches «se sont surtout intéressées à la surface de l’océan» pour aboutir à la mise en évidence de «différents mécanismes liés à la formation de structures de petites échelles dans la couche de surface, tels les fronts de température et les filaments allongés de quelques kilomètres de large, et pouvant catalyser une route de l’énergie de la grande vers la toute petite échelle», pour sa part, le fond de l'océan ayant été très peu exploré, est encore aujourd’hui largement méconnu.

     

    Cependant, «des avancées récentes obtenues grâce à la modélisation numérique à très haute résolution» mettent en lumière «toute la richesse de la dynamique océanique dans les profondeurs» alors qu'on a cru pendant longtemps «qu’il ne s’y passait rien d’intéressant». Dans ce contexte, l'étude ici présentée à entrepris de «résoudre le détail des interactions entre les courants et le relief du fonds des océans», en effectuant «à l’aide du modèle ROMS, des simulations numériques réalistes de la dynamique des fonds océaniques incluant les petites échelles océaniques».

     

    Ces simulations, relatives à «la région où le Gulf Stream s’écoule le long de la côte sud-est des USA entre la Floride et les Bahamas», ont fait appel à une méthode d’emboitement pour obtenir «des résolutions beaucoup plus élevées que ce qui est fait habituellement (résolution horizontale de 200 m et résolution verticale de l’ordre du mètre)»: plus précisément, «des simulations régionales de résolution croissante ont été emboitées les unes dans les autres, sur le principe des poupées russes, afin d’obtenir un maximum de détails sur la région choisie».


    Il a été ainsi constaté que «là où les courants frottent sur le fond, des sillages très turbulents apparaissent accompagnés de très intenses instabilités de petite échelle» qui «enclenchent une cascade d’énergie vers les plus petites échelles, contribuant localement à dissiper une part significative de l’énergie du Gulf Stream». L'impact de ces processus à l’échelle globale «pourrait être de dissiper quelques pourcents de l’énergie totale apportée par le vent aux courants et aux tourbillons de grande et moyenne échelle».

     

    Il en résulte que ces processus devraient «être pris en compte pour pouvoir boucler le budget énergétique des océans», alors que, jusqu'ici, ils ne sont pas «pris en compte par les modèles océaniques globaux ou les modèles climatiques tels que ceux utilisés dans les rapports du GIEC».

     

    Par ailleurs, il est également apparu «que l’interaction des courants avec la topographie conduit aussi à la formation de petits tourbillons profonds, de quelques kilomètres de diamètre, pouvant transporter des masses d’eaux profondes sur de très grandes distances».

     

    En conséquence, de telles structures, qui dispersent «la chaleur, les matières biologiques et les substances chimiques provenant des sources hydrothermales», peuvent avoir «un rôle important dans le transport des composés biogéochimiques au sein des écosystèmes profonds».

     

     


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