Effets de l’advection

Nous avons donc réalisé des simulations climatologiques de la région du Pacifique Sud-Ouest à des résolutions allant du 1/2° au 1/12°. Nous avons alors mis en évidence un déplacement vers le nord de la circulation moyenne à mesure que la résolution augmente. Ainsi le transport des jets nord augmente au détriment des jets sud et le JSC devient difficilement détectable. Au fur et à mesure que la résolution augmente, les non-linéarités se manifestent par une circulation devenant de plus en plus zonale et les jets sont de plus en plus

intenses et concentrés ce qui est en accord avec le spectre d’énergie de la figure VIII-6. Les

recirculations dans le sillage des îles s’amplifient également avec la résolution. La bifurcation sur la côte australienne est très sensible aux effets de lissage de la topographie aux alentours du Plateau du Queensland et dans le cas de notre modèle à coordonnées sigma la bifurcation devient conforme à la littérature à partir de la solution au 1/12° même si les transports des courants de bord ouest EAC et NQC sont relativement bien estimés dés le 1/4°.

Il est intéressant de noter que les résultats de nos simulations ne convergent pas encore complètement entre le 1/6° et le 1/12°. Il n’est donc pas exclu d’obtenir des résultats sensiblement différents à plus haute résolution mais le coût numérique de simulations à une résolution supérieure au 1/12° pour un domaine de cet taille, ne nous permet pas d’aller plus loin dans ce test (dans le cadre de cette thèse).

VIII.2 Effets de l’advection.

Le rôle de l’advection et de la dynamique non-linéaire vont être évaluées dans la circulation barotrope en testant la sensibilité de la solution à partir d’une simulation linéaire

du modèle au 1/6° (figure VIII-8, milieu) comparée à la simulation « complète ».

VIII.2.1 Compensation des effets topographiques.

L’écoulement sans terme d’advection apparaît davantage piégé par la topographie que la solution incluant l’advection, donnant une impression de bruit. Il est d’ailleurs intéressant de noter que les jets sont trop bruités pour que la méthode de détection fonctionne correctement. Il était alors possible de modifier le critère (10%) mais nous aurions perdu la consistance

entre nos résultats. Aussi nous décrivons les jets de la solution linéaire de manière qualitative et déterminons « visuellement » les transports à partir des cartes de fonction de courant.

Nous voyons qu’aux échelles locales de la topographie, l’advection travaille de façon significative pour compenser les effets topographiques. C’est une confirmation des résultats

donnés par le budget de vorticité décrit dans le Chapitre VII. Le piégeage topographique est

atténué seulement partiellement par les effets baroclines, et reste dominant aux échelles locales et régionales où ils sont équilibrés par les termes d’advection. L’advection procure alors un autre moyen d’échapper aux lignes f/H imposées par la conservation de la vorticité potentielle. Dans la solution linéaire, Le « stretching » topographique est particulièrement évident sur la côte ouest de Fidji et c’est l’advection qui permet au JNF de se séparer de la

côte et prendre une direction zonale (figure VIII-8, respectivement milieu et haut). Ce que

nous avons décrit ici est un processus advectif linéaire ou non-linéaire (de manière indifférenciée). Dans la suite, on s’intéresse aux processus advectifs purement non-lineaires.

VIII.2.2 Effets de rectification

La différence entre les 2 solutions (figure VIII-8, en bas) met notamment en évidence une

bande zonale à 14°S s’étendant du Vanuatu aux côtes australiennes. La comparaison des circulations linéaires et non-linéaires montre des recirculations allongées zonalement que l’on ne retrouve que dans le cas non-linéaire. L’apparition du contre courant dans le sillage

du Vanuatu dans le cas non-linéaire se manifeste de façon flagrante sur la figure VIII-7. En

effet, sur la section à 158°E (courbes pleines) au nord de 16°S, on observe la signature du contre courant dans le cas non-linéaire (pente négative de la courbe bleu), alors que dans le cas linéaire (courbe rouge), le contre courant est inexistant. D’un point de vue plus global, les

sections à 158°E et 173°E de la figure VIII-7 (respectivement courbes pleines et pointillées),

montre des jets beaucoup plus étroit lorsque l’advection du moment est résolue par le modèle.

Cela confirme le rôle des non-linéarités décrit dans le chapitre 2 par la partie tourbillonnaire de la composante advective du budget de vorticité pour expliquer la zonalité des jets et la présence de contre-courants à travers des processus de rectification. L’effet Rhines (décrit dans la chapitre 2) prévoit une rectification des écoulements barotrope soumis à une cascade inverse d’énergie et à un gradient méridien de vorticité planétaire (l’effet beta). Cette rectification crée une forte anisotropie et transforme une partie de l’énergie

tourbillonnaire en jets zonaux. Cette caractéristique apparaît comme l’explication principale de ce que l’on modélise, la rectification jouant alors un rôle majeur pour la grande échelle. Bien que cela ne soit pas aisé à montrer, le contre courant dans le sillage du Vanuatu, d’une largeur d’environ 50 km semble être consistant avec l’effet Rhines. Les processus de rectification tendent également à accroître le transport des jets. En effet, le transport du JNV est doublé et celui du JNC augmente de 4 Sv dans la configuration non-linéaire. Cette augmentation du transport des jets peut s’expliquer en partie pas les effets de rectifications

relativement important au 1/6° (figure VIII-6), mais également par le resserrement et le

lissage des lignes de courant qui sont moins contraintes par la topographie.

figure VIII-7 : Section méridienne de la fonction de courant barotrope (en Sv). Les courbes bleus représentent la simulation linéaire et les courbes rouges la simulation linéaire. Les lignes pointillées caractérisent la section à 173°E, les lignes continues celle à 158°E.

figure VIII-8 : Fonction de courant barotrope pour la simulation linéaire au 1/6° (en haut) et la différence entre les simulations linéaires et non-linéaires au 1/6° (en bas).