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Thèse Année : 2006

Influence of deep water formation on the variability of the meridional overturning circulation in the Atlantic Ocean

Influence de la formation d'eau profonde sur la variabilité de la circulation méridienne moyenne dans l'Océan Atlantique

Résumé

The oceanic meridional overturning circulation (MOC) and the associated poleward heat transport contribute substantially to the energy balance of present climate. One fundamental driver of the MOC is deep water formation in the North Atlantic. The objective of this study is to investigate the influence of changes in the rate of deep water formation on the variability of the MOC in the Atlantic Ocean. First, we develop an analytic model to investigate the spectral characteristics of the response of the MOC to changes in the rate of deep water formation in the North Atlantic. This simple theoretical model reproduces qualitatively few characteristics of the variability of the MOC observed in climate models. Then a realistic simulation of the circulation in the North Atlantic from 1953 to 2003 is used to determine the mechanisms of variability associated with the formation and export of deep water in the subpolar North Atlantic. These mechanisms, which are consistent with observations, help to understand the link between changes in the rate of deep water formation and the variability of the transport in the Deep Western Boundary Current, which constitutes the deep limb of the MOC in the North Atlantic. Finally we investigate the influence of these mechanisms on the circulation in the North Atlantic. We show that the interannual to multidecadal variability of the MOC can be considered as an integration of the rate of deep water formation in the Irminger Sea.
La stabilité du climat actuel est assurée par le transport méridien de chaleur de l’équateur vers les pôles, auquel contribue significativement la circulation océanique méridienne moyenne (MOC), qui transporte des masses d’eau denses formées dans l’AtlantiqueNord et l’Océan Antarctique en profondeur vers l’équateur. L’objet de cette thèse est de comprendre l’influence de la variabilité du taux de formation d’eau profonde dans l’Atlantique Nord sur la variabilité interannuelle à multi décennale de la MOC. Dans la première partie de la thèse, un modèle analytique est développé pour étudier les caractéristiques spectrales de la variabilité de la MOC forcée par des fluctuations du taux de formation d’eau profonde dans l’Atlantique Nord. Ce modèle simple reproduit qualitativement certaines caractéristiques spectrales de la MOC observées dans les modèles de climat. Une simulation réaliste de la circulation dans l’Atlantique Nord de 1953 à 2003 est ensuite étudiée, pour déterminer les mécanismes de variabilité de la formation et de l’exportation d’eau profonde dans la gyre subpolaire. Ces mécanismes, qui ont été suggérés par les observations, permettent de comprendre le lien entre la variabilité de la formation d’eau profonde dans la gyre subpolaire et la variabilité du transport dans le courant profond de bord ouest, qui constitue l’essentiel de la branche profonde de la MOC dans l’Atlantique Nord. On étudie enfin leur influence sur la circulation dans l’Atlantique Nord. On montre notamment que la variabilité interannuelle à multidécennale de la MOC peut être considérée comme l’intégration des fluctuations du taux de formation d’eau profonde dans la mer d’Irminger.
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Citer

Julie Deshayes. Influence de la formation d'eau profonde sur la variabilité de la circulation méridienne moyenne dans l'Océan Atlantique. Océan, Atmosphère. UPMC Université Paris VI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01138805⟩
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