Coastal internal waves on the Bay of Biscay shelf and their impact on cross-shelf transport

Étude des ondes internes côtières du Golfe de Gascogne et du transport côte-large induit

• Auteur / Autrice : Adèle Moncuquet
• Direction : Pascal Lazure
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique et environnement
• Date : Soutenance le 13/02/2024
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Dynamique Hydro-sédimentaire
• Jury : Président / Présidente : Xavier Carton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Lazure, Xavier Carton, Pascale Bouruet-Aubertot, Florent Lyard, François Dufois, Nicole Jones, Lucie Bordois, Florent Grasso
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascale Bouruet-Aubertot, Florent Lyard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gascogne, Golfe de

Marées internes

Courants marins

Mots clés libres

Marée interne

Ondes non-linéaires internes

Observations côtières

Transport

Internal tide

Nonlinear internal waves

Coastal observations

Transport

Résumé

Les ondes internes (OI) se propagent dans des milieux stratifiés où elles déforment le gradient de densité et génèrent des courants horizontaux et verticaux. Dans l’océan côtier, différentes formes d’OI peuvent être observées en fonction du profil vertical de densité et des courants avec lesquels les ondes interagissent. Sur les plateaux continentaux les OI génèrent du mélange et du transport qui dépend des caractéristiques des ondes. Dans certaines régions du monde, les OI génèrent du transport comparable au mouvement d’upwelling. Le Golfe de Gascogne est un haut lieu de génération de marées internes et d'ondes internes non linéaires (ONLI). Dans le GdG les OI ont été uniquement caractérisées au large et leurs capacités de transport est inconnue. La première partie de la thèse présente la marée et des ONLI observée pendant 1 mois sur le plateau Aquitain du GdG dans ~60 et 150m de fond. La marée interne et les ONLI de mode 1 ont générés des courants plus de trois fois supérieurs aux courants de marée barotrope. Sous deux pycnoclines, nous avons observé la coexistence et l'interaction d'ONLI de polarités opposées. Dans une seconde partie, nous quantifions le transport côte large sur le plateau Aquitain (62 m de fond) et le plateau Armoricain (48 m de fond) en utilisant les isothermes comme coordonnées verticales d'intégration. Sur le plateau Armoricain, le transport total est dominé par le pompage par les ondes internes. Sur le plateau Aquitain, le transport par les ondes internes domine proche du fond.

The Bay of Biscay (BoB) is a hot spot for the generation of internal tides and nonlinear internal waves (NLIW). Previous studies have focused mainly on the seaward propagation of internal waves, and less on the shoreward propagation. The shelf region can be affected by internal tides and NLIW transport. The shelf is a complex hydrodynamical region and processes of different scales modify the background stratification and currents. Therefore, internal waves transform as they propagate across the shelf. Internal wave transformation on the shelf and the induced transport remain poorly described worldwide, especially on the BoB shelves. In this thesis, we describe the internal tide and NLIW from mooring observations on the BoB shelf and the induced cross-shelf transport. First, we describe the internal tide and NLIW on the Aquitaine shelf using 22 days of measurements (at 62 and 153 m depth). The results highlight the unexpected importance of the internal tide and NLIW during summer-time stratified conditions. NLIW of depression and elevation, with amplitude reaching up to 1/4th of the water depth and propagating shoreward with different speeds were observed. We observed conditions in which depression and elevation waves coexisted within the same internal tide phase, and could potentially interact. The second part of the work is dedicated to crossshelf net transport, associated with internal waves, or internal waves pumping (IWP) on both the Aquitaine and the Armorican shelf. On the Armorican shelf, IWP was the main driver of total transport near the boundaries and counterbalanced the subtidal dynamics in the middle of the water column. On the Aquitaine shelf, the total cross-shelf transport was a combination of subtidal transport and IWP.