Caractéristiques des masses d'eau, transport de masse et variabilité de la circulation océanique en mer de corail (Pacifique sud-ouest)

par Florent Gasparin

Thèse de doctorat en Océanographie physique

Sous la direction de Christophe Maes et de Alexandre Ganachaud.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les eaux du gyre subtropical du Pacifique sud sont majoritairement transportées vers l'ouest par le Courant Equatorial Sud (SEC) situé entre 2°S et 30°S. Se dirigeant vers l'équateur via les courants de bord ouest, les eaux de thermocline (~300 m de profondeur) ont notamment été identifiées comme contribuant à la modulation basse fréquence du phénomène climatique El Niño-Oscillation Australe (ENSO). Initialement large et zonal, le SEC se divise en plusieurs jets et courants de bord ouest à la rencontre des archipels de Fidji (18° S-180° E), du Vanuatu (16°S-168° E), de la Nouvelle Calédonie (22° S-165° E) et des côtes australiennes. Entre 10° S et 20° S, ces eaux entrent en mer de Corail sous la forme de deux jets zonaux: le Jet Nord Calédonien (18° S-16° S) et le Jet Nord Vanuatu (14° S-11° S). Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés à documenter la circulation océanique à l'aide de données hydrologiques issues de campagnes océanographiques (1993-2010) en adoptant deux méthodes d'inversion: le " modèle inverse en boite " et l'" analyse multi-paramétrique optimale ". Nous avons ensuite abordé la variabilité interannuelle pour replacer ces analyses et déterminer les impacts sur la circulation. Dans la première partie, nous avons étudié des situations synoptiques afin de mettre en évidence le Courant Est Calédonien alimentant le Jet Nord Calédonien. Ces deux courants similaires sont fins (100 km) et profonds (0-1000 m) et transportent environ 15 Sv (1 Sverdrup = 106 m3. S-1). Plus au nord, le Jet Nord Vanuatu est plus large (~300 km) et moins profond (0-500 m); il transporte environ 20 Sv. Ces eaux se dirigent vers l'Australie où elles alimentent la mer des Salomon par l'intermédiaire du Sous-courant Côtier de Nouvelle Guinée estimé à 30 Sv. Ces analyses, au cours desquelles nous avons appliqué la méthode du modèle inverse en boite, montrent que ces structures de courants sont caractérisées par les propriétés des masses d'eau. Dans une deuxième partie, à l'aide d'une analyse multi-paramétrique optimale avec les paramètres (T, S, et O2), nous nous sommes focalisés sur les masses d'eau en établissant un lien avec la circulation dynamique. Nous avons mis en évidence le tra jet et le mélange des eaux intermédiaires et des eaux de thermocline. Dans la thermocline, l'alimentation du Sous-courant Côtier de Nouvelle Guinée est essentiellement assurée par les masses d'eau transportées par le Jet Nord Vanuatu, tandis que les eaux intermédiaires sont issues du Jet Nord Calédonien. Cette vision complémentaire de la circulation océanique alimentant la bande équatoriale montrent que les eaux intermédiaires sont principalement transportées par les courants profonds tandis que les eaux de thermocline sont issues majoritairement du Jet Nord Vanuatu. Dans une troisième partie, la variabilité de la circulation océanique est analysée sur la période 1993-2010 à l'aide d'une simulation numérique au 1/10 et d'une méthode de reconstruction de profils hydrologiques utilisant les données satellitaires. Nous montrons que la variabilité interannuelle du SEC suit de trois mois le phénomène ENSO, et qu'elle est dominée par la variabilité du Jet Nord Vanuatu. Contrôlée par les vents, la variabilité du SEC est associée à une modulation de la pente de la thermocline, qui induit une intensification de 6 ± 4 Sv suite à un évènement El Niño et un ralentissement de 4 ± 4 Sv après un évènement La Niña. Nous montrons également que la modulation de la thermocline entraîne l'apparition d'anomalies de température et de salinité, susceptibles d'être transmises vers la bande équatoriale. Ce travail de thèse a ainsi permis d'augmenter la compréhension de la circulation régionale et fournit de nouvelles pistes d'investigations pour l'étude de la dynamique de la mer de Corail.

  • Titre traduit

    Water mass characteristics, mass transport and variability of the ocanic circulation in the coral sea


  • Résumé

    Waters from the South Equatorial Current, the northern branch of the South Pacific subtropical gyre, have been identified as having an important contribution to climate variability and El Niño-Southern Oscillation. Initially a broad westward current extending from 2°S to 30°S, the South Equatorial Current splits upon the major archipelagos of Fiji (18°S, 180°E), Vanuatu (16°S, 168°E), New Caledonia (22°S, 165°E) and Australian coasts resulting in two main zonal jets entering the Coral Sea: the North Caledonian Jet (18°S, 180°E) and the North Vanuatu Jet (16°S, 168°E). In this work, we focus on the oceanic circulation using hydrographic data from sea cruises and we apply two inverse methods: the "inverse box model" and the "optimal multi-parametric analysis". Then, we report interannunal variability and its impacts on the Coral Sea circulation. We first study the East Caledonian Current which runs along the east coast of New Caledonia and feeds the North Caledonian Jet. Both currents extend about 100 km horizontally, to at least 1000 m depth vertically and transport 15 Sv (1 Sv = 106 m3. S-1). In the northern part, the North Vanuatu Jet is larger (~300 km) and shallower (0-500 m) and transports around 20 Sv. A part of these waters reaches Australia and supplies the Solomon Sea via its western boundary current, the New Guinea Coastal Undercurrent estimated at 30 Sv. These structures are characterized by water mass properties. Secondly, we emphasize the thermocline and intermediate waters to depict water mass pathways and mixing. In the thermocline, the New Guinea Coastal Undercurrent is mainly supplied by North Vanuatu Jet waters at the thermocline level while in the intermediate level, waters come from the North Caledonian Jet. This complementary approach shows that intermediate waters are mainly carried by deep currents and subsurface waters by the North Vanuatu Jet. In the last part, interannual variability is analyzed on the 1993-2010 period with a 1/10° numerical simulation and a proxy method based on altimetric data. Interannual variability of the South Equatorial Current mass transport follows the El Niño-Southern Oscillation with a 3-months lag. The North Vanuatu Jet leads this variability. Controlled by winds, the South Equatorial Current variability is associated with thermocline depth modulation, which involves intensification after an El Niño event (6 ±4 Sv) and a decrease after La Niña (4 ±4 Sv). We also show that temperature and salinity anomalies are the result of thermocline depth modulation.

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  • Détails : 1 vol. (185 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 171-185

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  • Cote : 2012 TOU3 0322
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  • Cote : 2013/OMP/13300

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  • Cote : 12 TOU3 0322
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