La dynamique du Golfe du Mexique et sa modulation par les interactions air-mer

Gulf of Mexico ocean dynamics and its modulation by air-sea interactions

• Auteur / Autrice : Marco Larranaga
• Direction : Julien Jouanno, Lionel Renault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, Atmosphère, Climat
• Date : Soutenance le 24/02/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (Toulouse ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Yves Morel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Jouanno, Lionel Renault, Julio Sheinbaum, Sébastien Masson, Paula Pérez Brunius, Matthieu Le Hénaff
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julio Sheinbaum, Sébastien Masson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Climatologie -- Recherche

Golfe, côte du (Mexique)

Interaction mer-atmosphère

Mots clés libres

Mésoéchelle

Couplage

NEMO

WRF

Océanographie

Golfe du Mexique

Mesoscale

Coupling

Oceanography

Gulf of Mexico

NEMO

WRF

Résumé

À l'échelle des bassins océaniques, il est reconnu depuis plusieurs décennies que les interactions entre l'océan et l'atmosphère ont une grande influence sur le climat de la Terre. Cependant, les biais persistants des modèles globaux, par exemple en température de surface de la mer, ont mis en exergue les limites d'une approche globale à relativement basse résolution spatiale. Il en a ainsi découlé une nouvelle ligne de recherche basée sur une approche régionale de la dynamique océanique et des interactions entre l'océan et l'atmosphère. Cette thèse s'inscrit dans cette approche en se focalisant sur le Golfe du Mexique (GdM). Le GdM fait partie du système de courants de bord ouest de l'Atlantique Nord. Il s'agit d'un système complexe où les activités humaines, telles que l'extraction pétrolière et la pêche, interagissent largement avec l'environnement océanique et les écosystèmes biogéochimiques. La dynamique du GoM est dominée par l'emblématique Loop Current (LC), un courant an- ticyclonique intense qui apporte des eaux chaudes des Caraïbes dans le GoM. Le LC libère épisodiquement des tourbillons anticycloniques chauds qui se propagent vers l'ouest : les Loop Current Eddies (LCEs). Cependant, le GdM est confronté à des problèmes environnementaux croissants tels que les marées noires et les plastiques. La connaissance de la dynamique des océans est de la plus haute importance pour la compréhension et la surveillance de ces problèmes environnementaux et l'amélioration des activités économiques, telles que la navigation, la pêche, ou le développement et l'exploitation de structures offshore pour l'extraction d'énergie. L'augmentation de la résolution spatiale dans les modèles régionaux a permis de résoudre la mésoéchelle océanique O(100km)), ce qui a contribué notamment à largement améliorer la représentation de la dynamique du GdM. Cependant, des biais persistent dans nos modèles, comme par exemple, un LC qui ne pénètre pas assez dans le GdM ainsi qu'une énergie tourbillonnaire trop importante. Les deux dernières décennies ont été marquées par l'avènement de nouveaux satellites et le développement de modèles régionaux couplés océan-atmosphère. Cela a permis l'émergence d'études portant sur les interactions entre l'Océan et l'Atmosphère à fine-échelle. Dans un premier temps, les efforts de la communauté scientifique se sont principalement focalisés sur l'interaction thermique entre l'océan et l'atmosphère. Plus récemment, de nombreuses études ont démontré que la prise en compte de l'interaction mécanique entre les courants de surface et l'atmosphère (Current FeedBack en anglais, CFB) corrigeait des biais persistants dans la représentation de la dynamique océanique en fournissant un puit d'énergie de l'Océan vers l'Atmosphère. Cependant, l'effet du CFB sur la dynamique du GdM est méconnu. Le principal but de cette thèse est d'étudier son impact sur la dynamique du GdM avec une attention particulière sur les caractéristiques du LC et des tourbillons libérés par le LC.

At basin-scale, it has been recognized for several decades that interactions between the ocean and the atmosphere have a major influence on the Earth's climate. However, persistent biases in global models, for example in sea surface temperature, have highlighted the limitations of a global approach at relatively low spatial resolution. This led to a new line of research based on a regional approach to ocean dynamics and ocean-atmosphere interactions. This thesis is part of this approach by focusing on the Gulf of Mexico (GoM). The (GoM) is part of the western boundary current system of the North Atlantic. It represents a complex system where human activities, such as oil extraction and fishing, interact extensively with the ocean environment and biogeochemical ecosystems. The dynamics of the GoM are dominated by the emblematic Loop Current (LC), an intense anticyclonic current that brings warm Caribbean waters into the GoM. The LC episodically sheds warm core an- ticyclonic eddies that propagate westward: the Loop Current Eddies (LCEs). However, the GoM is facing increasing environmental problems such as oil spills and plastics. Knowledge of ocean dynamics is of utmost importance for understanding and monitoring these environmental problems and improving economic activities, such as shipping, fishing, or the development and exploitation of offshore structures for energy extraction.