Surface observability and vertical mixing linked with (sub)mesoscale in a coastal region : Bay of Biscay application

Observabilité de surface et mélange vertical liés à la (sous)mésoéchelle en milieu côtier : application au golfe de Gascogne

• Auteur / Autrice : Adam Ayouche
• Direction : Xavier Carton, Guillaume Charria
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique et environnement
• Date : Soutenance le 08/07/2021
• 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 : Yves Morel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Carton, Yves Morel, Xavier Capet, Robert Hetland, Vassiliki Kourafalou, Guillaume Roullet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Capet, Robert Hetland

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gascogne (France)

Courants marins

Mots clés libres

Dynamique à sousmésoéchelle

Fronts

Panache de la Gironde

Instabilités

Mélange vertical

Dissipation

Submesoscale dynamics

Fronts

Gironde river plume

Instabilities

Vertical mixing

Dissipation

Résumé

L’objectif de cette thèse est l’analyse de la variabilité à sous mésoéchelle du panache de la Gironde. Dans la première partie, en utilisant des simulations numériques idéalisées j’ai démontré l’influence de différents forçages sur la dynamique, les instabilités et le mélange vertical du panache. Il est forcé par des vents de downwelling à évoluer en courant côtier instable. Sous l’influence de la marée, il se transforme en deux régions dynamiques : le bulge et un courant côtier. Dans cette situation, les instabilités mixtes baroclines/barotropes sont localement générées dans les deux régions. Les instabilités symétriques et de cisaillement vertical se développent alors à proximité de l’embouchure de l’estuaire. Dans cette étude, j’ai montré que la frontogénèse intensifie la stratification et les flux non conservatifs érodent la vorticité potentielle dans le cas de vents de downwelling. Dans la seconde partie, je me suis intéressé à la dynamique d’un panache stratifié et cisaillé sous l’influence de paramètres physiques. Ils donnent lieu à des instabilités de Kelvin-Helmholtz à petite échelle spatiale et de très courte période. Le mélange turbulent dans cette étude est sensible aux instabilités de Holmboe. Dans la dernière partie, l’interaction du panache dans un océan côtier turbulent a été étudiée avec des simulations réalistes. Dans la région frontale, la source de mélange à la surface est due aux gradients de densité/salinité. L’interaction du front avec les forçages induit des injections/érosions de vorticité potentielle liées à une dynamique variable et intermittente du vent, des flux atmosphériques et une dynamique d’ondes internes estivale.

The aim of this thesis is the analysis of the sub-mesoscale variability of the Gironde plume. In the first part, using idealized numerical simulations I demonstrated the influence of different forcings on the dynamics, instabilities and vertical mixing of the plume. It is forced by downwelling winds and evolve into an unstable coastal current. Under the influence of tide, it evolves into two dynamic regions: the bulge and a coastal current. In this situation, mixed baroclinic/barotropic instabilities are locally generated in both regions. Symmetric and vertical shear instabilities then develop near the mouth of the estuary. In this study, I showed that frontogenesis intensifies stratification and non-conservative fluxes erode the potential vorticity under downwelling winds.In the second part, I was interested in the dynamics of a stratified and sheared plume under the influence of different physical parameters. They give rise to the instabilities of Kelvin-Helmholtz with a small spatial scale and a very short period. The turbulent mixing in this study is sensitive to Holmboe instabilities.Finally, the interaction of the plume in a turbulent coastal ocean was studied with realistic simulations.In the frontal region, the surface source of mixing is due to density/salinity gradients. The interaction of the front with the forcings induces injections/erosions of potential vorticity related to variable and intermittent wind dynamics, atmospheric fluxes and summer internal wave dynamics.