DISTRIBUTION DES PROPRIETES MOYENNES : AM- AM-PLITUDES, RAYONS ET ENERGIE CINETIQUE

Dans cette étude, afin de ne considérer que les structures les plus énergétiques, nous ne retenons que les tourbillons ayant une durée de vie supérieure à 30 jours et dont les ampli-tudes et les rayons sont en moyenne (le long des trajectoires) supérieurs à 1 cm et 30 km, respectivement. La Figure 3.2 présente, dans différentes sous-régions, la distribution sta-tistique (en pourcentage) des caractéristiques des tourbillons pour des classes d’amplitude de 1 cm, de rayon de 20 km et d’EKE de 25cm²s⁻². À l’échelle de tout le bassin (courbes vertes), environ 45% des tourbillons présentent une amplitude comprise entre 1 et 2cm ; la majorité ont un rayon inférieur à 100 km. De même, plus de 50% des tourbillons possèdent une énergie cinétique inférieure à 50cm²s⁻². Ces observations montrent la dominance des petites structures tourbillonnaires dans l’océan atlantique tropical. Vu l’aspect relative-ment zonal de la répartition géographique des tourbillons (Figure 3.1), nous avons scindé le bassin en trois sous-régions afin d’étudier les histogrammes dans différentes régions de la zone d’étude. Une boîte nord entre 12°N et 30°N, une boîte centrale entre 12°N et 12°S et une boîte sud entre 12°S et 30°S. Les mêmes histogrammes dans chacune de ces trois boîtes (Figure3.2) révèlent que la boîte centrale, contient des structures plus énergétiques et ayant de plus grands rayons. En effet, dans cette région les tourbillons présentent un

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Figure 3.2 – Histogrammes de distribution des amplitudes, rayons et EKE des tour-billons.

rayon moyen de 80 à 100 km et une énergie cinétique moyenne pouvant atteindre 500 cm²s⁻² contrairement aux sous-régions nord et sud ayant des caractéristiques similaires à l’ensemble de l’Atlantique tropical (courbe verte sur la Figure 3.2).

L’échelle spatiale des tourbillons dans ces trois régions est confirmée par la Figure 3.3a qui montre que les rayons des tourbillons sont fonction de la latitude, avec une augmen-tation des rayons vers les basses latitudes. Ce résultat est en accord avec ce que prévoit la théorie quasi-géostrophique, notamment le rayon de déformation de Rossby du premier mode barocline (R_d). En effet, ce rayon théorique est inversement proportionnel au para-mètre de Coriolis (f) d’après les équations 3.2 et 3.3 . R_d donne l’échelle caractéristique des tourbillons dans l’océan.

R_d = C

f (3.2)

pour les latitude supérieur à 5°

R_d= ( C

2β)² (3.3)

pour la bande 5°N−5°S

Avecβ=_dy^df et C la vitesse de phase des ondes de gravité baroclines, fonction du premier gradient en densité donc de la stratification.

cependant, la comparaison entre les rayons des tourbillons et le rayon théorique de défor-mation de Rossby (obtenu à partir de l’atlas deChelton et al, 1998)[11] en fonction de la latitude (Figure 3.3b), montre qu’aux moyennes latitudes (vers±30ř), les rayons des tour-billons font presque le double du rayon de déformation de Rossby. Les mêmes observations sont faites par les études de Chaigneau et al, (2009)[4] et Fu et al,. (2010)[14] ; dont les causes sont associées aux processus non linéaires liés à la formation de ces tourbillons et

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probablement à la coalescence de ces structures. Aussi convient-il de noter que les fortes valeurs des rayons des tourbillons observées le long des côtes nord brésiliennes (Figure 3.3a) sont dues à la rétroflexion du courant Nord Brésilien qui génère de gros tourbillons tant cyclonique qu’anticyclonique (Richardson and Reverdin, 1987[21]).

Figure 3.3 – Distribution spatiale des amplitudes moyennes et EKE moyennes. : (a) en fonction de la longitude et de la latitude. Les flèches noires représentent les vitesses géostrophiques moyennes et les lignes magenta, la limite du plateau continental. (b) en fonction de la latitude pour les cyclones et anticyclones et le rayon de déformation de Rossby.

L’amplitude moyenne des tourbillons dans tout l’océan atlantique tropical varie entre 1 et 4 cm (Figure 3.4.a) excepté dans certaines régions à l’ouest du bassin. Dans ces zones, l’amplitude moyenne peut être supérieure à 10 cm, notamment le long du BC, du NBC vers les Antilles, et au sud-est du bassin, régions de fortes instabilités (Fu et al,. 2010[14] ; Chelton et al, 2011 [10]).

L’énergie cinétique des tourbillons est forte dans la région équatoriale et notamment au nord du Brésil (Figure 3.4b). Nous avons également observé un signal assez fort de cette EKE près des îles côtières de la Guinée Bissau (Figure 3.4b). Pour comprendre ces valeurs assez élevées de l’énergie cinétique notamment sur le plateau continental brésilien, nous avons fait une étude comparative de l’énergie cinétique obtenue à partir de l’altimétrie et celle obtenue par les trajectoires des bouées dérivantes de surface (Figure 3.5). L’analyse de cette figure montre qu’au nord du Brésil, l’EKE moyenne obtenue des bouées dérivantes de surface est très fortes par rapport à celle d’AVISO du fait de la dominance de la composante agéostrophique des vitesses des courants. Par contre sur le plateau continental brésilien, cette énergie est très élevée pour les observations AVISO et faible dans les bouées dérivantes. Les raisons qui expliquent cette différence résident peut-être dans la faible densité de drifters dans cette région, une surestimation de la vitesse géostrophique sur

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Figure3.4 –Distribution spatiale des a)amplitudes et b)EKE moyennes des tourbillons.

Les flèches noires représentent les vitesses géostrophiques moyennes et les lignes magenta, la limite du plateau continental.

Figure 3.5 – Energie cinétique au nord du Brésil (en haut) et le long des côtes de la Guinée Bissau (en bas). Les flèches noires représentent les courants géostrophiques pour l’altimétrie (gauche) et pour les courants de surface des bouées dérivantes (droite).

le plateau continental liée à l’approximation géostrophique non valide et/ou la mesure altimétrique bruitée en milieu côtier (présence d’îles, etc.). Les mêmes remarques sont faites aux côtes guinéennes où toute l’énergie cinétique AVISO est concentrée sur le plateau

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continental avec la présence de l’archipel de Bissagos constitué de plus de 80 îles pouvant bruitées fortement l’ écho radar de l’altimètre.