Résumé : Contrairement aux courants de surfaces qui ont été largement étudiés, les courants présents sous la thermocline n’ont été que sporadiquement observés, et leur méconnaissance reste un verrou important de l’amélioration des modèles climatiques. Cela est particulièrement le cas aux basses latitudes, où des rétroactions de la circulation profonde sur la variabilité atmosphérique et la variabilité des écosystèmes, ont été mises en évidence. Des observations récentes ont montré qu’aux basses latitudes, la circulation profonde moyenne s’organise en systèmes de jets zonaux alternés méridionalement. Cette thèse propose d'explorer les processus physiques impliqués dans la formation et la maintenance de ces jets profonds, ainsi que leur impact sur la distribution des masses d’eau à l’échelle régionale. A partir d’observations physiques et chimiques issues de campagnes in-situ dans le Pacifique équatorial, il est montré que les jets contribuent au transport et au mélange des masses d’eau, et en particulier de l'oxygène, un élément indispensable à la vie marine. Par ailleurs, des estimations de vitesses profondes ont permis de montrer que les ondes planétaires sont, aux basses latitudes, une source majeure d’énergie pour l’océan profond. Il est finalement mis en évidence à partir d’une approche théorique et des simulations numériques idéalisées que de telles ondes sont instables par interactions non-linéaires et que cette instabilité peut conduire à l’émergence de structures compatibles avec les jets observés.
Mots Clefs : Circulation océanique profonde, basses latitudes, jets zonaux, variabilité, énergie turbulente, ondes de Rossby, instabilité, processus non-linéaires, simulations idéalisées, masses d’eau, observations in-situ, flotteurs Argo. |
Abstract : Unlike surface currents, which have been extensively studied, subthermocline currents have only been observed sporadically, and their misrepresentation remains a major obstacle to the improvement of climate models. This is particularly the case at low latitudes, where deep circulation feedbacks on atmospheric variability and ecosystem variability have been evidenced. Recent observations have shown that at low latitudes, the mean deep circulation is organized into systems of meridionally alternating zonal jets. This thesis proposes to explore the physical processes involved in the formation and maintenance of these deep jets, as well as their impact on the distribution of water masses on a regional scale. Based on physical and chemical observations from in-situ campaigns in the equatorial Pacific, it is shown that the jets contribute to the transport and mixing of water masses, and in particular oxygen, an indispensable element for marine life. In addition, estimates of deep velocities have shown that planetary waves are, at low latitudes, a major source of energy for the deep ocean. From a theoretical approach and idealized numerical simulations, it is shown that such waves are unstable by non-linear interactions and that this instability can lead to the emergence of structures compatible with the observed jets.
Keywords : Deep oceanic circulation, low latitudes, zonal jets, variability, eddy energy, Rossby waves, instability, non-linear processes, idealized simulations, water masses, in-situ observations, Argo floats. |