3.1.3 Energie de mar´´ ee . . . 84 3.1.4 Conclusion . . . 88
3.2 Etude de la r´´ eponse barotrope de l’oc´ean aux for¸cages at- mosph´eriques . . . . 89
3.2.1 Introduction . . . 89 3.2.2 Circulation barotrope et transport associ´e . . . 90 3.2.3 Modes et causes de la variabilit´e des ´el´evations de surface . . . 95 3.2.4 Conclusion . . . 99
3.3 Influence du m´elange lat´eral sur la croissance du phyto- plancton : distribution dans la r´egion du plateau Kerguelen (Maraldi C., Mongin M., Testut L., Coleman R., Deep-Sea
Research, 2008, submitted) . . . 101 3.3.1 Introduction . . . 102 3.3.2 Data and Model . . . 104 3.3.3 Methods . . . 105 3.3.4 Validation of model currents . . . 106 3.3.5 Results . . . 106 3.3.6 Discussion . . . 110 3.3.7 Conclusions . . . 113
3.1. Simulation de mar´ee de r´ef´erence
3.1
Simulation de mar´ee de r´ef´erence
Une simulation utilisant les meilleurs param`etres d´ecrits dans la section 2.3 a ´et´e effectu´ee. Les ´el´evations de cinq ondes semi-diurnes (M2, S2, K2, N2, 2N2), quatre ondes diurnes (K1, O1, P1, Q1) et trois ondes longues p´eriodes (M f , M m, M tm) ont ´et´e forc´ees aux fronti`eres ouvertes `a partir de la solution globale FES2004 ((Lyard et al., 2006)). Chacune de ces composantes a ´et´e obtenue `a l’aide d’une analyse harmonique au bout d’un an de simulation afin de bien s´eparer chacune des ondes mod´elis´ees. Par ailleurs six ondes non lin´eaires non forc´ees aux fronti`eres ont ´et´e r´esolues pas analyse harmonique (M4, M S4, M N4, S4, N4, M KS2) et huit ondes de mar´ee ont ´et´e r´esolues par la m´ethode des admittances (L2, M u2, N u2, R2, T2, E2, J1, La2). Dans cette partie nous analysons les solutions de mar´ee dans l’oc´ean Indien Austral. Cette analyse passe par l’´etude des ´
el´evations et des courants de mar´ee et se termine par un bilan de l’´energie de mar´ee dans la r´egion d’´etude.
3.1.1
El´´
evations de mar´ee
La variabilit´e de l’´el´evation due `a la mar´ee peut ˆetre caract´eris´ee par la d´eviation standard des ´el´evations de mar´ee h somm´ees sur tous les constituants. Cette valeur ne prend pas en consid´eration les phases des diff´erentes ondes de mar´ee mais permet de donn´ees des informations robustes sur les zones de fortes variabilit´e des ´el´evations de mar´ee. Cette grandeur, not´ee σmaree, est calcul´ee de la mani`ere suivante en chaque point
(x, y) du domaine : σmaree(x, y) = N ombre de constituants n=1 h2n(x, y)
G´en´eralement, la diff´erence entre les minima et les maxima cons´ecutifs de mar´ee est de l’ordre de 2σmaree ((Padman et al., 2002)). La figure 3.1 repr´esente σmaree sur le
domaine d’´etude. Sa distribution peut ˆetre divis´ee en plusieurs parties : une r´egion de faible amplitude de mar´ee `a l’Ouest du plateau des Kerguelen, une r´egion de plus fortes amplitudes `a l’Est du plateau et le long de la cˆote Antarctique, elle mˆeme subdivis´ee en deux parties avec un minimum local `a l’Est de Fawn Trough, et deux r´egions de fortes amplitudes que sont l’AIS (σmaree≈ 66 cm) et l’Est des ˆıles Kerguelen avec un maximum
de 62 cm. Cette r´epartition de la mar´ee peut ˆetre expliqu´ee par celle de ses principaux constituants (M2, S2, K1, O1) qui repr´esentent plus de 80% de la variabilit´e due `a la mar´ee ((Le Provost, 2001)). Nous r´eduisons donc notre ´etude `a celle des ces quatre ondes principales de mar´ee par la suite.
Les structures principales de l’onde M2 (Figure B.1, annexe B) sont conformes `a celles des solutions existantes dans la litt´erature ((Le Provost et Lyard, 1993), (Padman et al., 2002)). La distribution de l’onde M2 est domin´ee par deux points amphidromiques, l’un situ´e au Nord Ouest des ˆıles Kerguelen, `a une distance de 8 km de l’ˆıle principale ((Le Provost et Lyard, 1993)), et l’autre situ´e `a l’Ouest de l’Amery Ice Shelf, le long de la cˆote Antarctique ((Padman et al., 2002)). Dans la partie Nord du plateau des Kerguelen, la circulation s’effectue dans le sens trigonom´etrique autour des ˆıles Kerguelen. Les amplitudes `a l’Est des ˆıles sont tr`es fortes et s’amplifient dans la baie du Morbihan
Fig. 3.1 – Distribution de la d´eviation standard des ´el´evation de mar´ee (en m`etres). En noir : position des deux points amphidromiques de M2.
pour y atteindre un maximum de 55 cm. Dans la partie Nord-Est de la r´egion d’´etude, autour des ˆıles Amsterdam et Saint-Paul, les amplitudes augmentent ´egalement pour parvenir `a des valeurs sup´erieures `a 40 cm. Autour de l’Antarctique, dans une zone d´elimit´ee `a l’Ouest par le point amphidromique et `a l’Est par la limite du domaine, l’onde M2 se propage en direction de l’Est. Sous l’AIS les amplitudes s’amplifient fortement et passent d’environ 20 cm `a l’entr´ee de la cavit´e `a plus de 30 cm `a son extr´emit´e Sud, soit plus de 10 cm sur une distance de 600 km. Les isolignes de phase de mar´ee sont quasiment parall`eles dans la partie Nord de cette r´egion, ainsi la mar´ee se propage comme une onde progressive et la c´el´erit´e C de l’onde de mar´ee est ´equivalente `a celle d’une onde de gravit´e en eau peu profonde soit C = √gh. La distance entre les isolignes de 1˚ y est d’environ 13 km, se qui correspond bien `a la hauteur de colonne comprise entre 300 m et 800 m dans cette r´egion.
La distribution g´en´erale de l’onde S2 (Figure B.2, annexe B) diff`ere de celle de l’onde M2. Elle reste assez proche dans certaines r´egions, comme autour des ˆıles Kerguelen o`u l’on retrouve un point amphidromique `a l’Est de l’ˆıle principale et des maxima d’ampli- tudes `a l’Ouest avec une amplification de celles-ci dans la Baie du Morbihan. Au Nord de l’ˆıle Crozet et autour des ˆıles Saint-Paul et Amsterdam les structures des deux ondes sont ´egalement assez similaires avec une distribution des minima et maxima d’amplitude identique et une augmentation des amplitudes au Nord-Est de la r´egion d’´etude. Cepen- dant les structures de S2 sont tr`es diff´erents de celles de M2 au Sud-Ouest du plateau des Kerguelen et le long du continent Antarctique. Dans ces r´egions, la mar´ee S2 est fortement influenc´ee par la pr´esence d’un point amphidromique situ´e `a 63˚15E/58˚95S.
3.1. Simulation de mar´ee de r´ef´erence
Sa position permet la propagation d’Est en Ouest le long de la cˆote Antarctique. Enfin cette onde ´evolue de la mˆeme mani`ere que M2 sous l’AIS, avec des variations similaires en amplitude et en phase.
La distribution de l’onde principale diurne K1 (Figure B.6, annexe B) diff`ere forte- ment de celle des ondes semi-diurnes sur le domaine. Au Nord de 58˚S les amplitudes sont assez faibles et ne d´epasse pas les 10 cm. Au del`a de l’aspect uniforme de la mar´ee dans cette r´egion, on discerne des structures complexes sur la partie Nord du plateau des Kerguelen. On distingue un minimum local dˆu `a un point amphidromique `a l’Ouest des ˆıles Kerguelen, deux autres minima au Nord de ce point et `a l’Ouest des ˆıles et deux maxima locaux sur la cˆote Est des ˆıles Kerguelen et Heard. Au Sud de cette latitude et au fur et `a mesure que l’on s’approche des cˆotes Antarctiques, les amplitudes de K1 aug- mentent suivant des isolignes parall`eles dont la disposition est quasiment zonale. Dans le Sud de la r´egion d’´etude, l’onde K1 joue d’ailleurs un rˆole dominant dans la variabilit´e de surface due `a la mar´ee (plus de 45% au Sud de 60˚). Cependant l’amplification de la mar´ee K1 sous l’AIS est moins importante que celle des ondes semi-diurnes et son amplitude `a l’extr´emit´e Sud de la plate-forme de glace est l´eg`erement inf´erieure `a celle de M2 et S2, alors qu’elle est sup´erieure de 5 cm et 6 cm respectivement au niveau du front.
Les ´el´evations de O1 (Figure B.7, annexe B) sont assez similaires `a celles de K1, surtout dans la moiti´e Sud de la r´egion d’´etude. Au Nord Ouest, il y a un minimum autour duquel s’effectue la distribution de la mar´ee dans cette r´egion. Sur toute la r´egion Ouest des ˆıles Kerguelen et Heard les isolignes de mar´ee forment une structure `a tendance zonale et, pass´e ces deux ˆıles, les isolignes bifurquent vers le Nord.