Super inertial tides over irregular narrow shelves

par Luis Quaresma Dos Santos

Thèse de doctorat en Océanographie physique

Sous la direction de Yves Morel et de Annick Pichon.

Le président du jury était Xavier Carton.

Le jury était composé de Yves Morel, Annick Pichon, Xavier Carton, Théo Gerkema, Théo Gerkema, Bernard Le Cann, Paulo Relvas.

Les rapporteurs étaient Théo Gerkema, Théo Gerkema.

  • Titre traduit

    Ondes de marées super-inertielles au-dessus de plateaux continentaux de topographie variable


  • Résumé

    Les marées internes sont des processus dynamiques très répandus observés de façon intense près des marges continentales. Leur signature sur la surface libre de la mer est souvent observée sur les images satellites, montrant des systèmes d'ondes complexes au dessus des marges continentales irrégulières tels que la marge Ouest-Ibérique. Leur génération et leur distribution spatiale sont l'objet du présent travail, qui explore les processus physiques derrière la génération et la propagation de ces modes baroclines, au-dessus de canyons sous-marins et de promontoires, représentatifs des structures observées sur le talus Ouest-Ibérique. La solution de marée super inertielle est étudiée par le biais de simulations numériques, utilisant des configurations de topographie, soit réalistes soit idéalisée, en océan homogène ou stratifié (configuration bi couches et stratification continue). Les bassins océaniques sont dotés de talus et plateaux continentaux de faible profondeur qui détournent la propagation des marées océaniques de leur cours naturel. Les ondes de marée côtières sont ensuite réfléchies et/ou piégées sous différents modes possibles, fonction de la latitude, de la fréquence de forçage, du relief topographique et de la stratification de la colonne d'eau. Différents accidents topographiques, tels que les canyons sous-marins, les vallées, les promontoires et les bosses peuvent façonner des marges continentales afin de créer des pentes abruptes tangentielles au talus, qui deviennent effectivement des sites de production des marées internes. L'origine des marées internes se situe dans les forces d'attraction astronomiques, mais la répartition spatiale des solutions le long des marges continentales est distincte à travers le monde. La diversité du relief topographique module de façon spécifique les solutions de courant de marée barotropes, dont l'énergie est ensuite dissipée dans les modes baroclines en de nombreux endroits accidentés et à différents instants par rapport à la phase de marée.A mi-latitude, la force d'inertie terrestre divise le spectre de marée en ondes diurnes sub-inertielles et ondes semi-diurnes super-inertielles, donnant lieu à des ajustements en différents types de modes. La modélisation réaliste de la marée barotrope le long de la marge ouest-Ibérique vérifie cette différence de comportement et devient le point de départ de la présente thèse. Alors que les composantes diurnes génèrent des modes d'ondes continentales piégées le long du littoral, les harmoniques semi-diurnes montrent des structures de courants complexes, corrélées spatialement aux canyons sous-marins locaux et aux promontoires (pour lesquels on modélise une accroissement de l'amplitude du courant de marée associé à une inversion du sens de rotation).Ces distorsions super-inertielles des ondes de marée sont analysées et interprétées en utilisant des configurations de bathymétrie idéalisées. Les configurations canyon sous-marin et promontoires sont considérées comme des anomalies (sinusoïdale de signe opposé) de la largeur du plateau continental, situées au milieu du domaine modélisé. L'onde de marée monocromatic super-inertielle forcée aux limites, tient compte de l'hypothèse d'un plateau uniforme dans la direction tangentielle. Les résultats obtenus révèlent une distorsion importante du flux de marée qui peut être interprétée par la dynamique de la vorticité du fluide dans le cadre du principe de conservation du moment angulaire.


  • Résumé

    Oceanic internal tides are ubiquitous dynamic features, densely observed near continental margins. Their sea-surface signature is frequently printed in remote sensing images, showing complex wave patterns over irregular shelves such as the West-Iberian margin. Their origin and spatial distribution is the subject of the present work, which explores the physics behind the generation and propagation of these baroclinic modes, over submarine canyon and promontory shelf features. It focuses on the study of the super-inertial tide solution by the use of numerical model simulations of realistic and idealized topography configurations, under homogeneous, two-layers and continuous stratified water columns. The ocean basins are flanked by shallow water continental margins that divert ocean tides from their natural course. Coastal tide waves are then reflected and/or trapped in several possible wave modes, function of the latitude, forcing frequency, topographic relief and water column stratification. Different shelf features, such as submarine canyons, valleys, promontories and bumps can shape continental margins to create abrupt along-shelf slopes that become effective internal tide generation sites.


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