Les données

1.1 Satellites

Les données satellites ont été utilisées pour l'étude de la dynamique de l'upwelling mais aussi pour valider les modèles utilisés. Une réflexion sur la validité des données de vent près des côtes a également été menée.

• Les données de SST AVHRR Pathfinder et MCSST (Multi-Channel High

resolution Radiometer SST), diffusées par le JPL (Jet Propulsion Laboratory,

http://podaac.jpl.nasa.gov) ont une résolution spatiale d'environ 4 km et 0.176° (soit environ 18 km), respectivement, et une résolution temporelle hebdomadaire. Le produit Pathfinder

utilisé est le produit du niveau 3 (level 3) de la chaîne de traitement du JPL et les infra-rouges

utilisés pour la mesure ne traversent pas les nuages : les données contiennent donc de

nombreux trous. Par ailleurs, du fait de l'impact des gaz (vapeur d'eau, CO₂, azote, ..)

atmosphériques sur les mesures, des corrections doivent être apportées aux données brutes; l'erreur associée aux données traitées est au final de 0.3°C à 0.7°C. Nous disposons de ces données de 2000 à 2004. Le produit MCSST, lui, a été élaboré par interpolation optimale à partir des données AVHRR, il n’y a plus de données manquantes, en revanche l'erreur associée est un peu plus grande : estimée à 0.5-0.7°C. Le produit MCSST utilisé recouvre la période 1991-2001.

• Les données de vent ERS et QuikSCAT. Quatre satellites sont à l'origine des

données de vents qui existent dans le Pacifique Sud Est. Le premier, le satellite ERS-1, a fonctionné de 1991 a 1996, il est suivi de ERS-2 (1996-1999). Durant l'année 1995, le satellite NSCAT a également permis d'obtenir des données de vent. Plus récemment, en 1999 le satellite Seawind (QuikSCAT) a pris le relais. Vu la courte période de fonctionnement de

NSCAT, les données de ce satellite n'ont pas été utilisées dans cette thèse. Les données fournies par ces satellites sont « brutes » : données sous la fauchée, et leur résolution spatiale varie de 50 km (ERS1 et 2) à 25 km (QuikSCAT) pour une couverture globale en trois jours pour ERS 1-2 et une journée pour QuikSCAT. Des produits de vent grillés ont été élaborés par différents instituts, essentiellement le CERSAT (Centre de recherche satellite,

www.ifremer.fr/cersat) en France et le JPL (Jet Propulsion Laboratory) aux Etats-Unis. Nous avons utilisé les produits grillés du CERSAT, les données QuikSCAT à 0.5 degré avec une résolution temporelle quotidienne ainsi que les données ERS 1 degré avec une résolution temporelle hebdomadaire. Ils fournissent une estimation de la tension de vent à 10 mètres. Les RMS différences des modules et directions du vent entre les produits CERSAT et données des mouillages TAO (voir section suivante) sont estimées à 1.5 m/s et 17° pour QuikSCAT et

1.38 m/s et 24° pour ERS [e.g. user manual]. Par ailleurs, une comparaison des satellites ERS

2 et QuikSCAT, sur l'océan hauturier, donne une corrélation des modules de 0.95 sur la période commune de fonctionnement (mi 1999-2000); une différence moyenne de 2 m/s pour le module du vent et de 20° pour la direction. Les différences les plus importantes ont lieu

pour des vents faibles (inférieurs à 3 m/s) [Bentamy et al 2000]. Ces deux produits de vents

ont servi principalement au forçage des modèles numériques et à l'estimation des processus de transport et pompage d'Ekman. Une comparaison avec les données de stations côtières au Pérou (Naylamp) a révélé un certain nombre de différences entre les produits satellites près des côtes sud américaines (voir Annexe).

• Le produit de courants OSCAR (Ocean Surface Current Analysis Real time)

est disponible à la NOAA (National Oceanographic and Atmospheric administration,

www.oscar.noaa.gov) et est formé à partir des données satellites de vent (ERS NSCAT et QuikSCAT) et de hauteur de la mer (TOPEX/Poséidon, GFO, ERS/Envisat, Jason). Les

données satellites permettent l'estimation de la composante d'Ekman et de la composante géostrophique des courants et finalement du courant total. Ce produit a une résolution de 1° et une couverture temporelle hebdomadaire, mais est très lissé par la méthode d’interpolation objective utilisée. Des validations par comparaison avec les données TAO (voir ci-dessous) montrent des corrélations pour la composante zonale du courant supérieures à 0.62 et un biais

inferieur à 0.11 m/s [Bonjean et Lagerloef, 2002]. Le produit OSCAR n'inclut pas les courants

près des côtes, vu que les mesures altimétriques et diffusiométriques des satellites sont limitées à quelques dizaines de kilomètres de la côte. En effet, la présence de terre dans les mailles des mesures satellites les plus prés des côtes "contamine" les mesures.

1.2 Données in situ

• Le réseau TAO (Tropical Atmosphere Ocean) du PMEL (Pacific Marine

Environmental Laboratory) est composé d'environ 70 mouillages répartis entre 8°N et 8°S le long de l’équateur. Les capteurs fournissent des données météorologiques de surface et des températures océaniques à des profondeurs de 0 à 500 m et certains mouillages mesurent également la salinité et les courants. Ces données sont disponibles sur le site de la NOAA (http//www.pmel.noaa.gov). La section de mouillages la plus à l'Est est située à 95°W (8°N-8°S) et fournit des mesures de température et salinité mais pas de courants. Le mouillage le plus à l'Est possédant un des courantomètres est situé à l'équateur, à 110°W. Les autres mouillages de la radiale à 110°W, ne possèdent pas de capteurs de courants.

• Le World Océan Atlas (WOA01, [Conkright et al 2002], www.nodc.noaa.gov)

est un atlas global des températures et des salinités moyennes. Les mesures hydrographiques in situ disponibles sur l'ensemble des océans sont objectivement analysées sur une grille de

Figure 2.1 : Position des 10 stations côtières du réseau NAYLAMP.

• Les données de vent des stations côtières du Pérou: NAYLAMP

NAYLAMP (El Niño Anual Y Las Anomalias Medidas en el Pacifico) est un projet

d'observation de l'océan, implémenté par la marine nationale péruvienne via la DHN

(Direccion de Hidrographia y Navegacion,

www.naylamp.dhn.mil.pe). Entre autres, ils possèdent 10 stations côtières, depuis novembre 2000, réparties le long de la côte péruvienne (cf. Figure 2.1). Ces stations côtières, mesurent, en particulier, le vent et la température de la mer avec une résolution temporelle horaire. Les stations suivantes ont été utilisées : La Cruz (3.63°S), Talara (4.59°S), Paita (5.08°S), Isla de Lobos (6.9°S), Chicama (7.69°S), Chimbote (9.07°S), Pisco (13.8°S), San Juan (15.34°S), Matarani (16.99°S) et Ilo (17.64°S).

Ces données ont été utilisées pour tester la capacité des vents satellites au large à estimer le vent près de la côte.

1.3 Réflexion sur les données de vents satellites

Dans le cadre de ce travail de thèse, une étude portant sur la qualité des données de vent satellite grillé près des côtes du Pérou et du Chili a été réalisée en collaboration avec

deux institutions du Pérou : l’IMARPE (Instituto del Mar del Peru) et la DHN (Direccion de

la Hidrografia y Navegacion). Cette étude a débouché sur la rédaction d’un article ([Croquette et al. 2007], cf Annexe) et a eu pour but d’aider au choix du produit de vent pour le forçage des simulations numériques. Dans cet article, les variations saisonnières des vents parallèles à la côte et du rotationnel de vent des satellites ERS (1 degré) et QuikSCAT (0.5

degré) ont été comparées. Les données de vents issues des stations côtières NAYLAMP du Pérou ont également été utilisées. Les principales conclusions sont résumées ci-dessous.

Au Nord de 17°S et au Sud de 26°S, les cycles saisonniers des vents alongshore évalués à partir des produits ERS et QuikSCAT montrent un bon accord avec un décalage de deux et d’un mois (respectivement). L’étude sur la période de recouvrement des deux satellites permet de conclure que ce décalage est dû à la différence de période utilisée pour estimer les cycles saisonniers. En revanche, entre 17°S et 26°S, QuikSCAT montre un cycle saisonnier en accord avec les stations côtières alors qu’ERS a un cycle saisonnier opposé.

Par ailleurs, le rotationnel de vent, calculé à partir des données QuikSCAT, est deux à trois fois plus important à la côte que son homologue calculé à partir d’ERS. En particulier, au Chili, une bande de rotationnel négatif à la côte n’apparaît pas dans les données ERS.

De forts gradients de vents à la côte ont été observés dans l'upwelling de Californie

à l'aide de mesures aériennes [Münchow 1999]. Dans le Pacifique Sud Est, les données

QuikSCAT indiquent également un fort gradient de vent à la côte.