Etat moyen océanique

• Température et salinité de surface

La Figure 4.13 montre l’état moyen de la SST dans les données Levitus, dans CM3, ainsi que dans ORCA05-DFS4 et ORCA05-XX1. On constate que ORCA05-DFS4 reproduit des SST moyennes extrêmement proches de celles observées, toutefois un peu trop chaudes à 5˚N, trop froides au niveau de la gyre subpolaire, en mer de Baffin et dans la baie d’Hudson. ORCA05- XX1 présente un état moyen tout à fait comparable et difficilement différentiable de celui de

FIG. 4.13: (a) Etat moyen de la SST Levitus en ˚C sur la période 1900-1997. (b) Etat moyen de la SST dans la simulation CM3. En contours noirs, état moyen de la SST Levitus. (b) et (c) Idem pour les simulations ORCA05-DFS4 et ORCA05-XX1.

FIG. 4.14: Idem Figure 4.13 mais pour la salinité de surface.

ORCA05-DFS4. Concernant CM3, les erreurs moyennes de SST sont largement supérieures. Le modèle couplé se caractérise en effet par un biais froid sur l’ensemble du bassin atlantique, sauf dans l’Atlantique Nord-Ouest. Ainsi, la différence peut atteindre -3˚C, et se situe en moyenne au- tour de -2˚C, comme on peut le voir avec une isotherme 22.5˚C située au niveau de l’isotherme 25˚C des données Levitus. En revanche, on trouve un biais chaud en mer du Labrador et le long des côtes jusqu’en Nouvelle-Ecosse, probablement en raison d’une mauvaise représentation par le modèle couplé du courant du Labrador qui ramène des eaux froides le long des côtes nord- américaines. De plus, comme on a pu le voir lors de l’analyse des EOFs de vent (Figure 4.11), CNRM-CM3 montre un biais dans la position des vents avec une dépression d’Islande décalée vers l’Est, entraînant des flux de Nord-Ouest plus faibles au niveau de la gyre subpolaire. Ce biais en SST est cohérent avec dans CM3 la sous-estimation déjà constatée de T2 excepté sur le nord-ouest du bassin (Figure 4.6).

De la même manière, la Figure 4.14 représente l’état moyen de salinité de surface. Comme pour la SST, on remarque que globalement, la SSS est très correctement représentée par ORCA05- XX1. Dans CM3, la salinité est beaucoup trop faible dans l’Atlantique Sud, ainsi qu’en mer Mé- diterranée et près des côtes d’Europe du Nord. Les eaux de surface sont au contraire trop salées au niveau de la gyre subpolaire, ainsi que le long des côtes nord-américaines, probablement en

sentation du flux de chaleur latent et des précipitations dans CNRM-CM3. On peut en conclure que les états moyens de SST et SSS sont bien plus réalistes dans la simulation ORCA05-XX1 qu’ils ne le sont dans CM3.

Toujours concernant la SST et la SSS, nous nous intéressons maintenant à leur variance à l’échelle interannuelle dans CM3, ORCA05-XX1 et ORCA05-DFS4 (Figure 4.15). Les variances de référence seront celles obtenues par dans la simulation ORCA05-DFS4. Sans surprise, on constate, en comparaison à ORCA05-DFS4, une sous-estimation de la variance interannuelle de SST dans ORCA05-XX1, sur l’ensemble du bassin, mais surtout dans les tropiques. Dans CM3, au-delà de 40˚N la variance est relativement correcte en amplitude, mais sur le reste du bassin, elle est globalement surestimée, en particulier dans la bande tropicale. En salinité, la variance dans ORCA05-XX1 (4.15e) est bien mieux reproduite, les différences avec ORCA05-DFS4 étant faibles. Dans CM3, la salinité de surface présente une variance plus importante sur l’ensemble du bassin, surtout près des côtes africaines, sur l’ouest de la région tropicale, en Méditerranée ou encore dans les régions de glace de mer.

FIG. 4.15: Ecart-type interannuel (période 1959-1999) de la SST (a,b,c) et de la SSS (d,e,f)

• Fonction de courant méridienne

On note également pour la fonction de courant méridienne (MOC) de grandes différences entre le modèle couplé et les simulations réalisées avec ORCA05 (Figure 4.16). L’état moyen

dans ORCA05-XX1 est très proche de celui de ORCA05-DFS4, avec un maximum d’environ 16 Sv situé autour de 25˚N à environ 900m de profondeur. Les mesures de la MOC sont compliquées à réaliser, et il existe peu d’estimation de l’intensité de ce transport. Selon Ganachaud et Wunsch (2000), la formation d’eaux profondes en Atlantique Nord est évaluée à 15 Sv et une analyse plus récente de Cunningham et al. (2007) estime l’intensité de la MOC à 18.7 Sv à 26.5˚N dans l’Océan Atlantique. Les valeurs obtenues avec ORCA05 se situent dans une marge tout à fait raisonnable. Dans le modèle couplé, l’état moyen de la MOC est très différent, tant par son intensité que par sa structure. La circulation océanique méridienne est partout beaucoup plus forte dans CM3, avec une valeur maximale avoisinant 26 Sv, soit 60% de plus que dans ORCA05. Cependant, aux environs de 26˚N, l’intensité de la MOC dans CNRM-CM3 est convenable si l’on se réfère à l’estimation de Cunningham et al. (2007). Dans CNRM-CM3, le maximum se situe plus au nord, vers 45˚N, et vers 1400m de profondeur, témoignant de la plongée des eaux de surface dans la gyre subpolaire, principalement en mer du Labrador et mer d’Irminger. On remarque également l’absence de la cellule profonde associé à un transport vers le sud représentant le déplacement des eaux Antarctique de fond, normalement présente entre 2000m et 4000m de profondeur. Il est évident que de telles différences proviennent principalement du fait que les modèles océaniques considérés ne sont pas les mêmes, plus que du forçage atmosphérique de surface en lui même.

FIG. 4.16: Fonction de courant méridienne atlantique moyenne (en Sv) sur la période 1959-1999, dans les simulations ORCA05-DFS4 (a), ORCA05-XX1 (b) et CM3 (c). (d) : Evolution du maximum de la circulation méridienne annuelle moyenne (en Sv) dans ORCA05-DFS4 (en gris), dans ORCA05-XX1 (en noir) et dans

On retrouve avec l’indice MOC représenté sur la même figure, les mêmes conclusions que précédemment. Le modèle représente une MOC trop intense autour de 26 Sv alors que ORCA05- DFS4 et ORCA05-XX1 ont un état moyen très comparable, d’environ 15 Sv. On remarque aussi une variance plus importante de l’indice MOC dans CM3. La corrélation entre l’indice MOC de CM3 et ORCA05-XX1 est quasi nulle (0.01). La variabilité interannuelle de la MOC de CM3 n’est donc pas reproduite dans ORCA05-XX1, tout comme c’était également le cas entre ORCA05-REC et ORCA05-DFS4 (Figure 3.13).

Si l’on regarde maintenant la variance de la MOC (Figure 4.17), on peut voir dans ORCA05- DFS4 un écart-type maximum autour de 2 Sv situé entre 35˚N et 50˚N, induit par l’activité convective en Atlantique Nord. Dans ORCA05-XX1, l’écart-type est relativement correct sur l’en- semble du bassin, mais avec un maximum correctement placé mais plus faible et de seulement 1.6 Sv. La variabilité de la MOC est difficilement estimable, et il est ici difficile de juger du réa- lisme de ces résultats. Mais ces différences sont toutes relatives comparées à la variabilité de la MOC dans CNRM-CM3. Celui présente une MOC de variabilité bien plus élevée. Les écart-type sont particulièrement importants d’une part entre 35˚N et 50˚N tout comme dans ORCA05 avec un écart-type de 2.2 Sv, mais aussi plus au sud, autour de 20˚N où à 2000m de profondeur, l’écart-type atteint sa valeur maximale de plus de 2.6 Sv.

FIG. 4.17: Ecart-type de la fonction de courant méridienne atlantique (en Sv) sur la période 1959-1999, dans les simulations ORCA05-DFS4 (a), ORCA05-XX1 (b) et CM3 (c). (d) : Indice MOC calculé sur la période 1959-1999 dans ORCA05-XX1 (noir), ORCA05-DFS4 (gris) et CM3 (rouge).

Les caractéristiques moyennes de la MOC sont, si l’on se réfère à ORCA05-DFS4, bien conser- vées dans la simulation ORCA05-XX1, tant en intensité moyenne qu’en variance. La simulation ORCA05-XX1 permet de plus, par rapport au modèle couplé, d’approcher un état moyen d’envi- ron 16 Sv en maximum et une structure à priori bien plus réaliste que celle de CM3.

En conclusion, le forçage XX1 reconstruit à partir de la dynamique atmosphérique de grande échelle issue du modèle couplé, et appliqué au modèle d’océan ORCA05, nous permet de débiai- ser l’état moyen océanique de ce dernier.