2.3 Mesures et observations
3.1.3 Analyse fr´ equentielle
A l’entr´ee du Golfe, au large de Marseille, le CN remonte vers le Nord en suivant la bathym´ e-trie. Dans les deux simulations, il va ensuite se d´ecoller du talus en faisant un large m´eandre. Le courant simul´e par MED12 acc´el`ere en sortant de la r´egion toulonnaise, mais conserve la mˆeme largeur (Fig. 3.4, panneau C). Il est centr´e `a 42.7◦N pour une vitesse de 0.3 m/s. Il s’acc´el`ere en-core en se d´etachant vers le Sud et sa veine principale d´epasse les 200 m de profondeur (Fig. 3.4, panneau D). Le CN simul´e par GLAZUR64 est `a la mˆeme latitude le long de la section C que B. Il a ralentit mais reste encore plus rapide que dans MED12, avec une veine `a 0.35 m/s. Plus loin le long du Golfe du Lion, le courant simul´e par GLAZUR64 s’´eloigne moins du talus et il est moins rapide que celui simul´e par MED12 (Fig. 3.4, panneau D).
`
A la sortie du Golfe, le CN s’oriente plein Sud, pr`es des cˆotes espagnoles. On peut remarquer que malgr´e l’emboˆıtement entre les solutions, le courant issu de GLAZUR64 reste plus proche du talus continental. On note d’ailleurs sur le panneau E de la figure 3.4 que le CN avec une haute-r´esolution est plus ´etroit que celui `a plus basse r´esolution, et s’´ecoule au-dessus de l’isobathe 300 m. Cette intrusion sur le talus ne concerne que la partie sup´erieure du courant. La veine `a plus faible vitesse (0.15 m/s) reste bloqu´ee par le talus, induisant ainsi un cisaillement lat´eral de la veine de courant. Le CN simul´e par MED12 ne p´en`etre pas sur le talus, est beaucoup plus large et ne pr´esente pas de cisaillement.
L’´etude de ce type de cartes permet de mettre en ´evidence une activit´e m´eso-´echelle plus importante dans GLAZUR64, que ce soir sur le plateau, au large, ou en terme d’instabilit´es du CN. Cependant cette ´etude reste qualitative, et ne peut permettre de quantifier l’apport de la haute-r´esolution dans la repr´esentation des diverses ´echelles.
3.1.3 Analyse fr´equentielle
L’´etude de spectres d’´energie spatiale en deux dimensions permet de quantifier le niveau d’´energie associ´e `a chaque ´echelle. La comparaison entre des spectres de fluctuation spatiale de temp´erature et de vitesse pour les deux simulations va ainsi permettre de quantifier l’apport de la haute-r´esolution non seulement au niveau de la m´eso-´echelle, mais aussi d’´echelles plus larges. La m´ethode utilis´ee et d´ecrite dans le paragraphe suivant est inspir´ee des travaux de Capet et al. [2008a,c].
La premi`ere ´etape consiste `a replacer les donn´ees sur des grilles r´eguli`eres en distance avant d’y appliquer une transform´ee de Fourier. Le facteur d’´echelle de GLAZUR64 est r´egulier selon
Figure 3.5 – Emplacements des domaines utilis´es pour l’´etude spectrale de GLAZUR64 (rouge) et MED12 (bleu). Le trait de cˆote et l’isobathe 100 m sont repr´esent´es.
la latitude, avec une r´esolution de 1.73 km, et varie selon la longitude entre 1.25 km et 1.3 km. Pour la configuration MED12, les facteurs d’´echelle varient entre 6 km et 6.8 km en latitude, et 6.6 km et 7.1 km en longitude. Pour chaque configuration, une grille avec un pas constant correspondant respectivement aux facteurs d’´echelle moyens selon la latitude et la longitude a donc ´et´e cr´e´ee. Cette transformation permet de comparer les diff´erents spectres extraits, et d’´evaluer les fr´equences observ´ees relatives `a la taille de grille. La zone la plus grande possible ne contenant pas de points de terre a ensuite ´et´e extraite des simulations et interpol´ee sur ces grilles (Fig. 3.5). Nous avons ainsi un domaine de 279x99 points pour GLAZUR64 (avec des pas de 1.736 et 1.274 km), et de 28x52 points pour MED12 (avec des pas de 6.4 et 6.853 km), correspondant respectivement `a des carr´es de 170x354 km et 173x349 km (Fig. 3.5). Mˆeme si le domaine d’´etude est de taille l´eg`erement diff´erente dans les deux simulations, il ne contient que des points d’oc´ean et inclut une partie du CN ainsi que le large. La taille du domaine a ´
et´e choisie la plus grande possible et est suffisante pour inclure des processus m´eso et sub-m´ eso-´
echelle complets. Les champs de vitesse et temp´erature ´etudi´es ont ensuite ´et´e multipli´es par une fenˆetre de Hanning 2D [Jenkins and Watts, 1968] avant la transformation dans l’espace de Fourier, puis normalis´es par la valeur de cette fenˆetre pour compenser la perte de variance r´esultante au fenˆetrage.
Les spectres issus des variances de temp´erature et d’EKE pr´esent´es en figure 3.6 r´esultent d’une moyenne des spectres quotidiens sur l’ann´ee 2007. Par configuration et pour chaque va-riable, deux spectres sont pr´esent´es, correspondant aux spectres calcul´es selon la latitude et la longitude. On note ainsi que tous les spectres sont coh´erents en terme de forme et d’´energie. Les spectres de vitesse en surface des deux configurations (Fig. 3.6, panneau sup´erieur) suivent
Figure 3.6 – Spectres d’´energie de vitesse (gauche) et temp´erature (droite) pour GLAZUR64 (rouge) et MED12 (bleu). En haut : spectres de surface. En bas : spectres `a 100m de fond. En traits pleins : spectres selon la longitude. En pointill´es : spectres selon la latitude.
un r´egime en k−2 dans les basses fr´equences, et en k−8 dans les hautes fr´equences, jusqu’`a la fr´equence autoris´ee par la taille de la grille. Malgr´e cette forme de spectre similaire, GLAZUR64 est plus ´energ´etique que MED12 dans toutes les gammes de fr´equence. Par exemple, le niveau d’´energie contenu aux plus basses fr´equences est de 38.2 m3/s2, contre 0.48 m3/s2 pour MED12. La rupture de pente en ´energie de MED12 survient d`es 0, 75.10−4 cycles/km environ (soit pour une longueur d’onde associ´ee de 80 km), alors que la chute d’´energie dans GLAZUR64 s’observe aux alentours de 1, 5.10−4cycles/km (40 km). GLAZUR64 pr´esente donc un niveau d’´energie ´elev´ee sur une plus grande gamme de fr´equences. La coupure des spectres de la configuration `a haute r´esolution se fait ´egalement `a plus haute fr´equence, ce qui s’explique logiquement par la diff´erence de r´esolution entre les configurations. Les spectres en temp´erature pr´esentent la mˆeme forme, mais avec plus d’´energie dans les basses fr´equences.
Ces spectres d’´energie ont ´et´e calcul´es ´egalement `a 100 m de fond, pour s’affranchir du signal `
a haute-fr´equence issu de l’atmosph`ere. La perte d’´energie des spectres en temp´erature par rapport `a la surface est faible, avec des pentes de spectres similaires. En terme de vitesse, une perte d’´energie est observ´ee pour les processus de taille sup´erieure `a 8.5 km dans GLAZUR64 (soit 7.10−4 cycles/km). Cette perte d’´energie se retrouve dans MED12, mais sur toute l’´etendue
du spectre. Les for¸cages atmosph´eriques jouent ainsi une part dans la variabilit´e de la couche de surface jusqu’`a la m´eso-´echelle. La plus haute r´esolution de GLAZUR64 sur la verticale ne semble par contre pas avoir d’impact important sur l’´energie contenue dans les simulations, car la diff´erence d’´energie entre les simulations est du mˆeme ordre de grandeur en surface et `a 100 m de fond.
Des spectres ont ´egalement ´et´e calcul´es sur des zones plus cibl´ees (large du domaine, CN,. . .) et pr´esentent les mˆemes caract´eristiques (figures non montr´ees).