tion du barom`etre inverse
Pour mettre en ´evidence l’apport du mod`ele r´egional pour la r´eponse de l’oc´ean aux for¸cages m´et´eorologiques, nous l’avons compar´e avec l’approximation du barom`etre in- verse et deux mod`eles globaux MOG2D/T-UGOm. Le premier, not´e MR pour r´esolution m´edium, est constitu´e de 84400 mailles de type ´el´ement fini et est forc´e avec les champs ECMWF `a 6h ((Carr`ereet Lyard., 2003)). Le second (HR), r´ealis´e au cours de cette th`ese, poss`ede une r´esolution accrue (plus de 247000 mailles) et est forc´e avec les champs atmosph´eriques plus haute r´esolution `a 3h. Le tableau 2.7 synth´etise les comparaisons statistiques de la variance du signal observ´e non corrig´e, corrig´e du barom`etre inverse (BI) calcul´e avec les for¸cages ECMWF `a 3h, corrig´e du mod`ele global M R, corrig´e du mod`ele global HR et corrig´e de notre mod`ele r´egional. Les r´esultats sont calcul´es pour la gamme de p´eriode comprises entre 12h et 20j pour ne garder que la composante ba- rotrope contenue dans les observations et les statistiques sont calcul´ees sur l’ann´ee 2002. Pour la totalit´e des stations le mod`ele r´egional permet une meilleure description de la r´eponse de l’oc´ean au for¸cage atmosph´erique que l’approximation du BI. Pour le mar´egraphe de Port-aux-Fran¸cais, la correction du BI r´eduit la variance de 79% et le mod`ele la r´eduit de 95%. Autour de l’Antarctique, la correction du mod`ele r´eduit de pr`es de 10% la variance du signal corrig´e du BI. Dans ces deux cas o`u les effets dynamiques du for¸cage atmosph´erique sont importants, on met ainsi en ´evidence l’apport du mod`ele pour la description de l’oc´ean aux for¸cages m´et´eorologiques compar´ee `a l’approximation du BI. Par ailleurs, notons que la solution du mod`ele se distingue peu de la r´eponse au BI pour le mar´egraphe de Saint-Paul qui est une station soumise `a des vents plus faibles et `a de plus variations de la pression atmosph´erique.
Signal Signal corrig´e avec :
total non Barom`etre Global Global R´egional corrig´e Inverse MR (3h) HR (6h) (6h) Kerguelen 102.3 21.4 12.7 6.9 4.9 Crozet 56.4 16.2 15.8 13.6 13.4 Saint Paul 54.3 12.9 10.8 9.6 9.6 Davis 74.8 11.0 7.4 9.8 5.3 Mawson 72.1 11.3 5.3 3.5 3.5 Zhongshan 64.9 10.7 5.5 5.4 4.4
Tab.2.7 – Variance (cm2) pour les diff´erents mar´egraphes cˆotiers avant et apr`es correc- tion. Les r´esultats sont expos´es pour de p´eriodes comprises entre 0,5 et 20 jours pour l’ann´ee 2002.
2.5. Validation de la simulation en r´eponse aux for¸cages atmosph´eriques Kerguelen 11-2001 12-2001 01-2002 0 5 10 15 Saint Paul 11-2001 12-2001 01-2002 0 5 10 15 Davis 11-2001 12-2001 01-2002 0 5 10 15 Mawson 11-2001 12-2001 01-2002 0 5 10 15 Zhongshan 11-2001 12-2001 01-2002 0 5 10 15 Observation Correction global MR Correction global HR Correction regional Correction BI
Fig. 2.16 – Amplitudes de la variabilit´e haute fr´equence pour les observations non cor- rig´ees (noir), corrig´ees du mod`ele global forc´e avec les champs `a 6h (bleu) , du mod`ele global (jaune) et r´egional (rouge) forc´e avec les champs `a 3h et du barom`etre inverse (vert). Amplitudes en cm.
Les statistiques obtenues s’expliquent par le fait que : (1) la mod´elisation dynamique des effets barotrope en r´eponse aux for¸cages atmosph´eriques offre une meilleure descrip- tion que la r´eponse statique du barom`etre inverse, (2) les for¸cages atmosph´eriques plus haute r´esolution permettent une meilleure mod´elisation de la r´eponse de l’oc´ean `a ces for¸cages, (3) la mod´elisation r´egionale permet une meilleure repr´esentation de ces effets. La figure 2.16 permet d’illustrer l’apport du mod`ele r´egional par rapport au BI et aux mod`eles globaux. Elle repr´esente l’´evolution des amplitudes des donn´ees non corrig´ees et corrig´ees dans la bande des hautes fr´equences. Les amplitudes ont ´et´e filtr´ees entre 0.5 et 20 jours, ce qui permet de s’affranchir des processus baroclines contenus dans les observa- tions et qui ne sont pas mod´elis´es par MOG2D/T-UGOm. Elles ont alors ´et´e filtr´ees avec un filtre passe-bas pour enlever le bruit dans le signal, le tout selon la formule suivante :
Variabilit´e haute fr´equence =
F iltre10jours<TF iltre0.5<T <20jours(signal)2 (2.11) On remarque que toutes les corrections, statiques ou dynamiques, r´egionales ou glo- bales, r´eduisent significativement l’´energie haute fr´equence contenue dans les observa- tions. Cependant aux mar´egraphes de Kerguelen et de Mawson, les ´el´evations issues des mod`eles dynamiques expliquent une plus grande partie du signal observ´e dans les hautes fr´equences que le BI. Au contraire, sur le fort ´ev`enement ´energ´etique qui apparaˆıt `a la fin d’octobre 2001 dans les donn´ees des mar´egraphes de Davis et Zhongshan, la correc- tion du BI est plus efficace que celles des mod`eles globaux ; les effets du mod`ele r´egional sont, quant `a eux, similaires `a ceux du BI pour cet ´ev`enement. Le mod`ele r´egional per- met donc de mieux r´eduire l’´energie haute fr´equence contenue dans les donn´ees et cette r´eduction reste stable dans le temps, mˆeme lors de p´eriodes fortement ´energ´etiques. Son apport par rapport au mod`ele global MR s’explique notamment par l’utilisation de champs atmosph´eriques plus haute r´esolution. Le fait que le mod`ele r´egional fournissent de meilleurs r´esultats que le mod`ele global haute r´esolution utilisant les mˆeme champs atmosph´eriques s’explique par le fait que la bathym´etrie a ´et´e localement reg´en´er´ee pour notre mod´elisation. Dans la baie du Morbihan, cela s’explique aussi par la meilleure r´esolution du maillage qui permet de mieux repr´esenter la g´eom´etrie de la baie. (Fig. 2.17).
Fig.2.17 – Extrait du maillage global haute r´esolution (gauche) et r´egional (droite) dans de la baie du Morbihan. La g´eom´etrie de la baie est repr´esent´ee par 4 mailles dans le mod`ele global contre plus de 2000 mailles dans le mod`ele r´egional.
2.5. Validation de la simulation en r´eponse aux for¸cages atmosph´eriques
Les ´ecarts persistants entre les sorties du mod`ele et les observations peuvent ˆetre expliqu´es par :
– les incertitudes dans les for¸cages atmosph´eriques, notamment dans les r´egions de fortes latitudes, et leur r´esolution spatiale et temporelle encore assez faible,
– les erreurs, mˆeme faibles, dans la bathym´etrie ((Mourre et al., 2004)),
– les limitations dues `a la repr´esentation barotrope de l’oc´ean qui ne rend pas compte de tous les processus observ´es dans les donn´ees.
Malgr´e cela, nous pouvons conclure sur le fait que le mod`ele r´egional repr´esente conve- nablement la r´eponse barotrope haute fr´equence de l’oc´ean aux effets m´et´eorologiques.