Ondes internes solitaires dans le Golfe de Guinée : cartographie et modélisation

Internal solitary waves in the Gulf of Guinea : mapping and modelling

• Auteur / Autrice : Emeric Baquet
• Direction : Xavier Carton, Annick Pichon, Stéphane Raynaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique et environnement
• Date : Soutenance le 22/02/2018
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Marie Treguier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Carton, Annick Pichon, Stéphane Raynaud, Anne-Marie Treguier, Théo Gerkema, Pascale Bouruet-Aubertot, Chantal Staquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Théo Gerkema, Pascale Bouruet-Aubertot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes de gravité

Mots clés libres

Golfe de Guinée

Ondes internes solitaires

Observation

Modèle non hydrostatique

Gulf of Guinea

Internal solitary waves

Observation

Non hydrostatic model

Résumé

Les ondes internes sont observées partout dans le monde. Elles ont un rôle important dans la mise en place de la chaine trophique, et elles peuvent avoir un impact sur les activités humaines. Ainsi, dans le Golfe de Guinée, des ondes internes solitaires (OIS) ont provoqué des incidents sur des plateformes pétrolières. L’objectif de la thèse est d’identifier leurs zones de génération, leurs directions de propagation, ainsi que les conditions d’environnement susceptibles de les déclencher. La thèse a comporté deux aspects : d’une part des mesures de courant étaient disponibles et d’autre part la mise en place de modèles numériques. Ces mesures ont montré le passage d’OIS. En outre, les zones de génération potentielles sont identifiées en haut du talus continental. Leur répartition mensuelle a montré une variabilité saisonnière, due à la Mousson Ouest Africaine qui modifie les conditions de stratification au cours de l’année.La modélisation a été réalisée avec HYCOM. Une maquette hydrostatique régionale du Golfe de Guinée a été mise en place. Elle a d’abord été validée en configuration barotrope (océan homogène). Une configuration bicouche a ensuite été testée, et la théorie linéaire des ondes internes a été vérifiée sur ses résultats. Des termes non hydrostatiques ont ensuite été ajoutés dans les équations horizontales du courant de HYCOM, pour modéliser des OIS. L’impact des paramètres physiques, en particulier la force de Coriolis et le forçage barotrope, ainsi que l’effet d’un courant moyen, a été étudié sur des configurations bicouches radiales. Enfin, un canyon a été ajouté au milieu du talus pour évaluer qualitativement les effets d’une bathymétrie 2D sur les OIS.

Internal waves are observed in different locations. They have a key role in the set up of the trophic chain, and they can impact human activities.For instance, in the Gulf of Guinea, internal solitary waves (ISWs) have caused hazards on offshore oil platforms. The aim of the thesis is to identify the generation zones and the directions of propagation of these ISWs, and the environmental conditions (tides, stratification) that can generate them. One the one hand measurements of currents were available, and on the other hand numerical models were used.Measurements of currents were analyzed. Packets of ISWs were identified. Moreover, the potential generation zones of the ISWs, particularly the top of the shelf break, were inferred from their direction of propagation. The monthly repartition of the packets of ISWs revealed a seasonal variability, due to the West African Monsoon, which modified the conditions of the stratification throughout the year.Concerning the modelling, the numerical model HYCOM was used. One regional hydrostatic model of the Gulf of Guinea was built. This regional model was validated for a barotropic configuration (homogeneous ocean) first. Then, a two-layered configuration was set up, and the linear theory of the internal waves was confirmed on the results.Non hydrostatic terms were added to the horizontal velocity equations in HYCOM, to model ISWs. The influence of different physical parameters, such as the Coriolis force, the barotropic forcing, and a mean current was studied on two-layered radial configurations. Finally, a canyon in the middle of the shelf break was set up to assess qualitatively the effect of a 2D bathymetry on the ISWs.