Océanographie physique d'un large fjord des latitudes moyennes : observations, saisonnalité et réponse au vent de la baie de Fortune (Terre-Neuve, Canada)

The physical oceanography of a broad, mid-latitude fjord : observations, seasonality and wind response of Fortune Bay (Newfoundland, Canada)

• Auteur / Autrice : Sébastien Donnet
• Direction : Pascal Lazure
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique et environnement
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• 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) - Northwest Atlantic Fisheries Centre
• Jury : Président / Présidente : Xavier Carton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Lazure, Xavier Carton, Anna Rubio, Daniel Bourgault, Anne Petrenko
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anna Rubio, Daniel Bourgault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Courants marins

Terre-Neuve-et-Labrador (Canada)

Océanographie

Mots clés libres

Fjord

Climat sub-arctique

Vent

Downwelling & upwelling

Onde interne de Kelvin

Mouillage

Broad fjord

Sub-arctic climate

Wind

Downwelling & upwelling

Internal Kelvin wave

Mooring

Résumé

Cette thèse porte sur l'environnement physique de la baie de Fortune, un grand fjord de latitude moyenne situé à Terre-Neuve, au Canada. Elle présente les résultats de deux années d'observations continues ainsi que l'analyse de données historiques et de simulations de modèles numériques. Les observations nouvellement recueillies révèlent la présence de signaux cohérents de downwelling et de upwelling, associés à de vigoureux courants littoraux, se propageant de manière cyclonique autour du fjord. Avec les données historiques, elles permettent également de déterminer le climat saisonnier de la structure de l'eau et certains de ses principaux forçages (vent, marées et ruissellement d'eau douce) ainsi que certaines mesures de la variabilité interannuelle. La mise en oeuvre d'un modèle numérique tridimensionnel entièrement non-linéaire permet d'identifier le processus principal responsable de ces signaux dominants ainsi que leur origine et certaines de leurs caractéristiques de propagation. Il est démontré que la baie de Fortune est fortement stratifiée de façon saisonnière étant influencée par le ruissellement local d'eau douce, le forçage éolien et l'apport du plateau. Elle est plus chaude que le plateau à la fois à la surface et à une profondeur intermédiaire en raison de la stratification saline pour la première et du renouvellement des eaux profondes chaudes pour la seconde. Le renouvellement des eaux profondes se produit deux fois par an à partir de deux masses d'eau distinctes, l'une froide et relativement douce pendant l'été, l'autre chaude et salée pendant l'hiver. La circulation moyenne est plutôt faible ainsi que l'influence des marées. Les courants sont dominés par la bande météorologique et sont très variables. La saison stratifiée est dominée dynamiquement par des impulsions de courant barocline transitoires associées à des événements de downwelling et de upwelling. Ces événements se traduisent principalement par de longues ondes de Kelvin internes qui sont générées à la fois localement et à distance. La génération de signaux locaux et distants entraîne des interactions assez complexes qui peuvent augmenter ou diminuer l'amplitude de la réponse dans le fjord. L'effet de la forme et de la dimension des baies sur ces signaux est aussi suspecté mais n'a pas été clairement déterminé.

This thesis is concerned with the physical environment of Fortune Bay, a mid-latitude broad fjordlocated in Newfoundland, Canada. It presents the results of 2-years of continuous observations as well as of the analysis of historical records and numerical model simulations. Newly collected observations reveal the presence of coherent downwelling and upwelling signals, associated with vigorous alongshore currents,propagating cyclonically around the fjord. Along with the historical data, they also allow the determination of the seasonal climate of the water structure and some of its main forcing (wind, tides and freshwater runoff) as well as some measures of inter-annual variability. The implementation of a fully non-linear, 3-dimensional, numerical model allows the identification of the main process responsible for those dominant signals as well as their origin and some of their propagation characteristics.It is shown that Fortune Bay is seasonally and strongly stratified; influenced by local freshwater runoff, wind forcing and shelf input and that it is warmer than the shelf both at the surface and at intermediary depth due to saline stratification for the former and warm deep water renewal for the latter. Deep water renewal occurs bi-annually from two distinct water masses, one cold and fresh during the summer, the other warm and salty during the winter. Mean circulation is rather weak and so is the tidal influence. Currents are dominated by the weather band and are highly variable. The stratified season is dynamically dominated by transient baroclinic current pulses associated with downwelling and upwelling events. Those events are predominantly expressed as long internal Kelvin waves which are generated both locally and remotely. The generation of local and remote signals result in rather complex interactions which can enhance or diminish the amplitude of the response within the fjord. The effect of bay’ shape and dimension on the signals is suspected but was not clearly determined.