Circulation dans le Bassin Australo-Antarctique

L'étude de la circulation océanique dans le Bassin Australo-Antarctique est actuellement au coeur d'un important eort de recherche international. En eet, il est apparu assez récemment que le Bassin Australo-Antarctique supporte l'existence d'un gyre cyclonique profond trans-portant d'imtrans-portantes quantités d'Eau Antarctique de Fond, et participant donc activement à la ventilation des eaux de fond mondiales [Donohue et al., 1999, Orsi et al., 1999, McCartney and Donohue, 2007]. Ce gyre a longtemps été ignoré parce qu'il est très mal détecté à partir de l'hydrologie classique, et seulement marginalement à partir de l'altimétrie satellitale [Park and Gambéroni, 1995]. En eet, il possède une structure fortement barotrope avec des courants intensiés au fond, ce qui fait que seules des mesures directes de courant peuvent permettre d'en estimer son transport. De plus, ce gyre a une assez petite dimension méridienne (∼5° de latitude entre 60° et 65°S) et se situe entièrement dans la région recouverte de glace en hiver, ce qui rend son observation dicile, que ce soit par satellite ou directement sur le terrain. Les deux radiales WOCE I8S et I9S (voir gure 3.1 pour leurs positions) ont permis d'améliorer considérablement notre connaissance de la circulation dans le Bassin Australo-Antarctique. A partir de l'analyse de ces deux sections, Donohue et al. [1999] ont proposé un schéma simplié de la circulation des eaux profondes (Fig. 3.1). Une analyse plus complète de ces sections est présentée par McCartney and Donohue [2007], qui proposent un nouveau schéma de circulation (Fig. 3.2). La principale nouveauté de ce schéma est la présence d'un gyre cyclonique profond très intense (76 ± 26 Sv le long du talus antarctique), le gyre Australo-Antarctique. A partir des données de la campagne BROKE (Baseline Research on Oceanography Krill and the En-vironment, resp. : N. Bindo) consistant en 8 radiales méridiennes disposées le long du talus antarctique entre 80°E et 150°E, une seconde estimation du transport du gyre a été proposée, de l'ordre de 30 Sv seulement [Bindo et al., 2000]. Le manque de séries temporelles courantomé-triques susamment longues empêche pour le moment de trancher entre ces deux estimations variant du simple au double.

Figure 3.1: Schéma de circulation des eaux profondes, tiré de Donohue et al. [1999]. Les eaux profondes du CCA (theta >1°C, orange) passe au nord du plateau de Kerguelen et traverse le Bassin Australo-Antarctique. Les sources sud d'eau froide (0.1 < theta < 1°C en rose, theta < 0.1°C en bleu) converge dans le courant de bord ouest profond à l'est du plateau de Kerguelen, avant de s'écouler vers l'est sous le CCA. Une partie de ce transport traverse la Dorsale Sud-Est Indienne avant de partir vers le nord dans l'océan indien. La position des stations WOCE I8S et I9S sont indiquées en rouge.

Le courant du talus antarctique bifurque au niveau du passage Princess Elizabeth Trough (Fig. 3.2). Une branche continue le long du talus vers l'ouest, entrant ainsi dans le Bassin de Weddell-Enderby. McCartney and Donohue [2007] estiment à 45 Sv le transport associé à cette branche à partir d'arguments basés sur la littérature. L'autre branche remonte vers le nord le long du anc est du plateau de Kerguelen, formant le courant de bord ouest profond associé au gyre Australo-Antarctique. McCartney and Donohue [2007] ont ainsi mesuré un transport de 48 ± 6 Sv à 57.5°S. D'autres estimations du transport du courant de bord ouest profond sont proposées dans la littérature : 49 ±9 Sv [Donohue et al., 1999], 69 Sv [Aoki et al., 2008] et 43 Sv à partir de la campagne TRACK [Park et al., 2009]. Le courant de bord ouest profond converge avec le courant du Fawn Trough, avant d'entrer en collision avec les eaux circumpolaires provenant du passage Kerguelen-Amsterdam. Cette conuence favorise probablement le mélange de masses d'eau très diérentes. Les eaux denses du courant de bord ouest pénètrent sous les eaux du CCA, se mélangeant avant de pénétrer dans le Bassin Sud-Australien par la Dorsale Sud-Est Indienne (Figs. 3.1 et 3.2). L'eau de fond entrant dans le Bassin Sud-Australien continue ensuite sa route vers le nord, en passant par le Bassin de Perth

Figure 3.2: Schéma de fonction de transport proposé par McCartney and Donohue [2007] à partir de l'analyse des sections hydrologiques WOCE-I8S et I9S. Chaque ligne représente 10 Sv de transport barotrope. Les lignes pointillées représentent les diérents passages vers le nord de l'eau antarctique de fond.

à l'ouest de l'Australie ou par le Bassin de Tasmanie à l'est de l'Australie.

En janvier-février 2005, les deux radiales WOCE I8S et I9S ont été revisitées par des cher-cheurs Australiens et Japonais. Cette campagne a permis de révéler un changement inattendu de l'Eau Antarctique de Fond qui est maintenant beaucoup plus chaude et moins salée (+0.05°C en température, -0.01 en salinité) qu'elle l'était durant la période de WOCE il y a 10 ans [Rin-toul, 2007, Johnson et al., 2008]. En particulier, l'Eau Antarctique de Fond près de la côte Antarctique à 110°E (I9S) montre une baisse importante de salinité, avec une rupture nette du diagramme T/S pour des températures inférieures à 0.3°C (Fig. 3.3a). La rapidité de ce récent changement des caractéristiques de l'Eau Antarctique de Fond est remarquable. Rintoul [2007] a avancé un certain nombre d'hypothèses, à savoir : soit un changement dans l'équilibre des contributions des sources entre la Terre Adélie (moins salée) et la Mer de Ross (plus salée) ; soit un changement des caractéristiques des deux sources ; soit une fonte croissante des glaciers Antarctiques. Quelles qu'en soient les causes, ce changement radical de l'Eau Antarctique de Fond a du se propager le long du gyre subpolaire cyclonique du bassin, car des variations si-milaires ont été observées dans le PET puis sur le anc est du plateau de Kerguelen juste au sud-est du Fawn Trough (Fig. 3.3b).

En conclusion, le Bassin Australo-Antarctique est une zone importante de transit de l'Eau Antarctique de Fond, ainsi qu'une zone de mélange entre l'eau circumpolaire et l'eau sub-polaire provenant du talus antarctique. Le Bassin Australo-Antarctique apparaît donc comme

I9S I8S

Figure 3.3: Diagrammes T-S montrant un changement récent des caractéristiques de l'Eau Antarctique de Fond dans le Bassin Australo-Antarctique. Comparaison (a) sur la radiale I9S (110°E) entre les mesures WOCE en 1994 (bleu) et celle en 2005 (rouge) ; et (b) sur le anc est du plateau sud de Kerguelen (section I8S). D'après Rintoul [2007].

un lieu clé pour la circulation méridienne de l'océan austral, et par extension pour la circulation thermohaline globale.

3.3.2 KEOPS : circulation au-dessus et à l'est du plateau nord de