Impl´ementation dans NEMO

L’approche m´ethodologique d´evelopp´ee ici ne se confine pas `a l’´etude des effets des

phases positives du SAM et peut facilement se g´en´eraliser `a d’autres indices climatiques

(ex : ENSO, PDO, etc). En outre, l’application de cette m´ethode peut ´egalement se r´ev´eler

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Cette date marque l’entr´ee des observations satellite dans le champ d’observations utilis´ees pour effec- tuer les r´eanalyses oc´eaniques.

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DFS3 inclut les donn´ees issues de l’analyse ECMWF `a partir de 2002. Cependant pour ´eviter toute

possible discontinuit´e li´ee au changement de produits ECMWF, nous avons limit´e la p´eriode de calcul `a

1980-2001.

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2.5. Application de for¸cages synth´etiques dans le mod`ele 73

Fig. _{2.12 – Composante zonale et m´eridienne du champ de r´egression de la vitesse des}

vents sur l’index du SAM (en m s−1_std−1_{(SAM )).}

int´eressante pour des ´etudes plus th´eoriques sur l’effet des vents10. En effet, pour cela, il

suffit simplement d’adapter les coefficients α et β ainsi que de construire le champ de

r´egression ad´equat `a l’´etude. L’impl´ementation dans le code a donc ´et´e effectu´ee dans

cette perspective de g´en´eralisation de la m´ethode `a d’autres ´etudes.

Mise en place dans le code

Dans cette perspective et dans le cadre de la r´ealisation des simulations de sensibilit´e aux vents, le for¸cage synth´etique d´ecrit ci-dessus a fait l’objet d’une impl´ementation dans le syst`eme NEMO. Pour cela, deux approches de construction du for¸cage synth´etique ont ´et´e envisag´ees :

1. L’approche offline : les champs de vitesse de vent sont construits avant la simulation en appliquant la modification d´esir´ee aux champs de vents du jeu de for¸cage DFS3. 2. L’approche online : Les champs de vitesse de vent sont construits par le code au

cours de la simulation.

Si la premi`ere approche est plus simple et plus rapide en terme de r´ealisation, elle

est moins judicieuse `a long terme car les champs de vitesse de vent doivent alors ˆetre

reconstruits d`es lors que l’on change un des coefficients de l’´equation (2.7), ou la strat´egie de for¸cage (prise en compte d’une structure spatiale ou non) ou encore de r´esolution. De surcroˆıt, l’utilisation de l’option d’interpolation online des jeux de for¸cage atmosph´erique (voir chapitre 1, section 1.3.4) proscrit le choix de cette premi`ere approche. Quant `a la deuxi`eme approche, si elle requiert un temps de d´eveloppement et de validation lors de

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J.D. Zika a par exemple repris cette m´ethode pour ´etudier l’impact d’un changement localis´e de rotationnel de vent sur le transport de l’ACC (Zika et al., en r´evision).

Tab. _{2.4 – Description des param`etres du for¸cage synth´etique utilis´e dans la r´ealisation} d’un jeu de simulations de sensibilit´e aux changement de vent. α and β sont les constantes d´efinies dans l’´equation (2.7) ; β est exprim´ee en d´eviation standard de l’index SAM dans

lequel 1 std(SAM) = 0,993. Le champ de r´egression ~P_U~_ar utilis´e dans l’ensemble des simu-

lations est le mˆeme (voir le paragraphe pr´ec´edent pour la construction de ce champ).

Simulation REF WIND+ WIND++ WIND+++ SAM+ SAM++ SAM+++

α 1 1.1 1.2 1.3 1 1 1

β 0 0 0 0 0.5 1 2

sa mise en place dans le code, elle s’av`ere ensuite pratique `a utiliser puisque seules les

variables d’entr´ee α, β et ~P_U~_ar (cf. ´equation (2.7)) restent alors `a d´efinir par l’utilisateur.

L’impl´ementation de ce for¸cage dans le code fait donc l’objet de modifications en deux endroits :

– Namelist dynamique : l’utilisateur choisit ou non d’activer la modification du for¸cage et d´ecide des valeurs des param`etres α et β qu’il d´esire utiliser. Si la modi-

fication du for¸cage est activ´ee, il doit alors cr´eer un fichier contenant le champ ~P_U~

ar

(cf. ´equation (2.7)) qui sera lu par le code.

– Code (routine sbcblk core.F90) : Dans cette routine, d`es que la vitesse de vent est lue dans le jeu de for¸cage DFS3, la modification d´ecrite dans l’´equation (2.7) lui est appliqu´ee. Cette modification est effectu´ee tant au niveau des parties oc´ean que glace de mer du code.

Validation

Un jeu de simulations de sensibilit´e aux changements d’amplitude et de structure spa- tiale du vent a ´et´e r´ealis´e dans la configuration PERIANT05 en utilisant cette m´ethode. Les caract´eristiques du for¸cage synth´etique de chacune des simulations sont r´esum´ees dans

le tableau 2.4. L’exp´erience REF correspond `a une exp´erience de contrˆole dans laquelle

le for¸cage ne subit aucune modification. Les exp´eriences WINDxxx correspondent `a des

exp´eriences de sensibilit´e `a diff´erentes amplitudes des vents. Les exp´eriences SAMxxx

correspondent `a des exp´eriences de sensibilit´e `a diff´erentes intensit´es mais `a la mˆeme dis-

tribution spatiale d’anomalies de vent qui sont induites par une phase positive du SAM. La Figure 2.13 montre les profils latitudinaux moyens de tension de vent zonale pour l’ensemble des simulations. Dans les simulations WINDxxx, le maximum de tension de

vent zonal se situe `a la mˆeme latitude que celui de la simulation REF, et seule l’intensit´e

de la tension de vent zonal est amplifi´ee. Dans les simulations SAMxxx, le maximum de

vent zonal a ´et´e d´ecal´e vers le Sud d’environ 3˚ par rapport `a la simulation REF et l’in-

tensit´e de la tension de vent ´egalement modifi´ee, simulant ainsi la perturbation de vent

associ´ee `a une phase positive du SAM (Fyfe et Saenko, 2006; Chen et al., 2007; Visbeck ,

2009). Les simulations WIND+, WIND++ et WIND+++ correspondent respectivement `

a une intensification de la vitesse des vents de +10%, +20% et +30%, de telle sorte que la tension de vent est par exemple doubl´ee dans la simulation WIND+++ par rapport `a la simulation REF ; ce, car la tension de vent est une fonction quadratique de la vitesse du

2.5. Application de for¸cages synth´etiques dans le mod`ele 75

Fig._{2.13 – Profil latitudinal moyen de la tension de vent zonale en moyenne sur la p´eriode}

1995-2004 (en N m−2_{) pour la simulation REF (ligne continue), WIND+, WIND++ et}

WIND+++ (lignes tiret´ees) et SAM+, SAM++ et SAM+++ (lignes pointill´ees).

vent. Les simulations SAM+, SAM++ et SAM+++ correspondent respectivement `a une intensification de la vitesse des vents de +0,5 std(SAM), +1 std(SAM) et +2 std(SAM) induisant un accroissement de l’amplitude des vents moins important que dans les simu- lations WINDxxx.

La r´eponse dynamique de l’oc´ean Austral dans ce jeu de simulations de sensibilit´e fait l’objet d’une analyse plus d´etaill´ee dans le chapitre 5.