Thèse soutenue

Évolution dynamique de tourbillons Ierapetras intenses de mésoéchelle et leur relation avec le forçage du vent orographique
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Auteur / Autrice : Artemis Ioannou
Direction : Sabrina SpeichAlexandre Stegner
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Océanographie physique
Date : Soutenance le 02/10/2019
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de météorologie dynamique (Palaiseau, Essonne ; 1968-....)
Jury : Président / Présidente : Francesco D'Ovidio
Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Taupier-Letage, Anestis Kalfas
Rapporteurs / Rapporteuses : Andrea Doglioli, Guillaume Roullet

Résumé

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Le tourbillon Ierapetra (IE) est l’un des plus grands et des plus longs tourbillons de mésoéchelle de la Méditerranée orientale (MED). Situé au sud-est de la Crète, la formation récurrente de IE a été attribuée au forçage éolien régional. Pourtant, il n’y a pas que très peu d’informations sur les caractéristiques de leur dynamique, ni aucune preuve que l’IE soit forcé par le vent. Dans cette étude, une caractérisation complète de la dynamique des tourbillons Ierapetra est réalisée. Premièrement, en utilisant des observations satellites de la hauteur de surface de la mer ainsi que l'algorithme de détection de tourbillons AMEDA, les tourbillons Ierapetra sont suivis sur 22 ans (1993-2014). Des informations sur les caractéristiques (telles que le rayon, les vitesses etc.) et les trajectoires des tourbillons sont extraites. On observe une forte variabilité dans leur intensité (Ro = 0.07-0.27) et une potentielle réintensification un an après leur formation. Ce processus d'intensification est d'abord observé ici et peut conduire à un doublement de l'intensité en moins de 3 mois. Pour les tourbillons Ierapetra, nous avons observé que les termes d'accélération centrifuge ne peuvent pas être négligés. Une méthode itérative est optimisée sur des tourbillons idéalisés pour retrouver avec la meilleure précision possible, l’équilibre cyclogéostrophique. L'importance des corrections cyclogéostrophiques est évaluée pour la MED. Lorsqu'elles sont prises en compte, les estimations de vorticité du tourbillon de base IE peuvent atteindre des valeurs fortement négatives ζ(0) ⁄ f = -1. Trois campagnes océanographiques spécifiques (EGYPTE / EGITTO, BOUM et PROTEVS-PERLE) fournissant des mesures de vitesses de tourbillons sont également présentées. La comparaison enre les observations et les mesures in situ démontre l'importance des termes cyclogéostrophiques pour l'estimation correcte des vitesses de tourbillon. Enfin, le forçage du vent est étudié en tant que mécanisme principal de la dynamique des IE. Une forme idéalisée de forçage du vent climatologique pouvant représenter le régime de forçage ététsien est construite à partir des jeux de données de vent de la réanalyse ALADIN. L'effet transitoire du forçage étésien idéalisé est ensuite évalué avec un modèle de gravité réduite. Différentes simulations numériques sont effectuées afin d'étudier l'effet isolé d'un tel forçage sur la surface de l'océan. Globalement, les résultats démontrent la formation d'un anticyclone persistant. La magnitude de forçage du vent mais aussi sa durée sont des paramètres clés permettant de contrôler l’intensité des tourbillons. Le rayon du tourbillon est principalement contrôlé par les caractéristiques spatiales du forçage du vent. De plus, nous retrouvons le processus d'intensification des anticyclones préexistants en présence de cisaillement. Les résutats de cette thèse suggèrent que les tourbillons Ierapetra sont parmi les plus forts tourbillons de moyenne échelle de la mer Méditerranée. De plus le forçage régional par le vent est suffisant pour expliquer les caractéristiques des tourbillons observés. Un jet de vent orographique asymétrique ou des valeurs γ élevées de forçage orographique symétrique sont les conditions préalables nécessaires pour favoriser la formation d'anticyclones puissants dans l'océan.