Le mod`ele permet de prendre en consid´eration la couverture de glace saisonni`ere dans les simulations forc´ees par les champs atmosph´eriques : lorsqu’il y a pr´esence de glace, le coefficient de frottement est doubl´e pour tenir compte des frottements `a l’interface eau/glace. Pour se faire, le mod`ele lit un fichier d’entr´ee dans lequel sont sp´ecifi´es les
Mawson
Zhongshan Davis
0 20 40 60 80 100
taux de couverture de glace (%) 13.32 13.34 13.36 13.38 13.40 13.42 13.44 Variance 0 20 40 60 80 100
taux de couverture de glace (%) 3 4 5 6 7 Variance ZS Dv Ms
Fig. 2.14 – A gauche : moyenne de la couverture de glace sur l’ann´ee 2002. La valeur 1 correspond `a 100% de pr´esence de glace, soit de la glace permanente. A droite : va- riance (cm2) entre le mod`ele et les mar´egraphes cˆotiers antarctiques pour les p´eriodes comprises entre 0,5 jours et 20 jours en fonction du taux de couverture de glace calcul´e `
a partir des donn´ees NSIDC ((Comiso, 2004)). La figure du haute est la somme pour les trois mar´egraphes antarctiques, tandis que la figure du bas pr´esente les statistiques pour chacun des mar´egraphes s´epar´ement.
noeuds o`u il y a pr´esence de glace, et le nombre de jours par an o`u cette glace est pr´esente. Il fait ensuite ´evoluer la glace de mani`ere saisonni`ere d’apr`es une ann´ee type calcul´ee avec les donn´ees IceSat ((Gloersen et al., 1992)).
Pour quantifier l’impact de la couverture de glace nous avons effectu´e plusieurs simu- lations prenant en compte un taux de glace saisonni`ere `a chaque fois diff´erent. Pour cela, nous avons effectu´e plusieurs simulations (simuP VAIS, X%) dans lesquelles la couche de glace est permanente sous l’AIS, et le taux de glace saisonni`ere est sup´erieur ou ´egal `a X% par an (un taux de glace saisonni`ere de 100% correspond donc `a une glace perma- nente). La figure 2.14 repr´esente la moyenne de la couverture de glace sur l’ann´ee 2002 (ann´ee sur laquelle les tests sont effectu´es), et donc `a la simulation simuP VAIS,0% o`u
l’on consid`ere toute la couverture de la glace saisonni`ere. Nous avons calcul´e les variances entre les trois mar´egraphes cˆotiers antarctiques et le mod`ele. La figure 2.14 repr´esente l’´evolution de la variance entre le mod`ele (simuP VAIS, X%) et les observations cumul´ee
sur les mar´egraphes autour de l’Antarctique pour les p´eriodes comprises entre 0, 5 jours et 20 jours.
Nous notons tout d’abord que la somme des variances est largement influenc´ee par la variance entre le mod`ele et le mar´egraphe de Zhongshan qui semble plus sensible `a la prise en compte de la couverture de glace. Toutefois, la diff´erence entre le minimum de variance cumul´ee et son maximum est `a peine sup´erieure au millim`etre. Nous pouvons donc consid´erer que, malgr´e au minimum local pour 0% de couverture de glace, la glace saisonni`ere n’a aucune influence sur les r´esultats du mod`ele. Dans la suite de l’´etude de la r´eponse du mod`ele aux for¸cages atmosph´eriques nous prendrons en consid´eration la glace permanente sous l’AIS, car les frottements entre l’oc´ean et la plate-forme sont non n´egligeables dans cette r´egion, mais nous ne consid´ererons pas la pr´esence de glace saisonni`ere car ces effets ne sont pas significatifs sur le mod`ele.
2.5.2
Comparaisons avec les courants in situ
La comparaison des courants issus du mod`ele avec les courants in situ est bien plus complexe pour l’´etude de la r´eponse de l’oc´ean aux for¸cages atmosph´eriques que pour celle de la r´eponse `a la mar´ee. En effet, dans l’oc´ean, les courants de mar´ee sont uniformes sur toute la colonne d’eau alors que les courants en r´eponse aux for¸cages atmosph´eriques sont inhomog`enes : ils sont tr`es intenses dans les couches superficielles de l’oc´ean et sont beaucoup plus faibles dans les couches plus profondes. Cependant, dans le mod`ele ba- rotrope, les courants sont moyenn´ees sur toute la profondeur et sont donc homog`ene le long de la colonne d’eau. Pour comparer les courants observ´es avec ceux issus du mod`ele, il faut d’abord retirer les courants de mar´ee dans les observations `a l’aide d’un analyse harmonique, et ensuite moyenner les courants r´esiduels sur toute la colonne d’eau pour effectuer une comparaison consistante avec les courants mod´elis´es. Pour cela il faut donc que, pour chacune des positions des donn´ees, il y ait suffisamment de cellules d’observa- tion suivant la profondeur pour bien repr´esenter la colonne d’eau. En particulier, il est n´ecessaire d’avoir un bon ´echantillonnage des couches superficielles de l’oc´ean, l`a o`u les for¸cages atmosph´eriques influent le plus sur la dynamique de l’oc´ean. Ainsi en moyen- nant les courants observ´es sur toute la profondeur, on obtient des vitesses comparables `a celles fournies en sortie par le mod`ele qui sont elles homog`enes sur toute la profondeur.
2.5. Validation de la simulation en r´eponse aux for¸cages atmosph´eriques
Fig. 2.15 – D´ecomposition en ondelette du module des courants observ´es (gauche) et mod´elis´es (droite). Les r´esultats sont montr´es `a partir du 01/01/2005 pour une dur´ee de 230 jours. La p´eriode correspondant `a 20 jours est superpos´ee en blanc. On consid`ere que pour des p´eriodes plus petites que 20 jours le signal est principalement barotrope.
Pour les courantom`etres d´eploy´es dans le cadre du projet AMISOR, chaque couran- tom`etre poss`ede entre une et cinq cellules d’observation r´eparties le long de la colonne d’eau. Cet ´echantillonnage est donc insuffisant pour pouvoir effectuer des comparaisons avec le mod`ele. En ce qui concerne les deux ADCP positionn´ees pendant la campagne KEOPS, ils poss`edent 46 cellules d’enregistrement tous les 10 m. Cependant les me- sures effectu´ees sur le talus du plateau Kerguelen commencent `a 110 m de profondeur et ne repr´esentent donc pas les effets li´es aux for¸cages atmosph´eriques dans les premi`eres couches de l’oc´ean, l`a o`u ils sont tr`es importants. Nous r´eduisons donc notre comparai- son avec le courantom`etre situ´e sur le plateau de Kerguelen (ADCP1, Fig. 2.2, droite). Pour cet ADCP, il n’y a plus de cellule d’enregistrement au del`a de 453 m. Nous avons donc fait l’approximation qu’entre cette profondeur et le fond de l’oc´ean les courants ´
etaient les mˆemes que ceux mesur´es pour la cellule la plus profonde. Pour que les com- paraisons soient consistantes, nous avons appliqu´e un filtre passe-bande entre 12 heures et 20 jours (on suppose qu’un tel filtre permet de retirer la composante barocline du signal) aux courants observ´es et mod´elis´es. Nous obtenons une d´eviation standard de 0, 49 m.s−1 et une moyenne de 0, 80 cm.s−1 pour les observations. Les valeurs obtenues pour les courants du mod`eles filtr´es de la mˆeme mani`ere (0, 45 cm.s−1 et 0, 73 cm.s−1) est du mˆeme ordre de grandeur. La figure 2.15 repr´esente une d´ecomposition en onde- lettes du module des courants observ´es et mod´elis´es sans aucun filtre temporel. Les deux signaux pr´esentent de forts niveaux d’´energie pour les p´eriodes plus petites que 20 jours et semblent moins ´energ´etiques pour les p´eriodes plus grandes. Le mod`ele repr´esente correctement les ´ev`enements fortement ´energ´etiques `a 120 jours et `a 200 jours pour les p´eriodes plus petites que 20 jours, i.e. pour les p´eriodes o`u la dynamique est suppos´ee ˆ
etre principalement barotrope. Au del`a de 20 jours, le mod`ele ne peut pas repr´esenter la partie barocline du signal, ce qui explique les diff´erences observ´ees. Malgr´e la difficult´e que cela repr´esente de comparer les vitesses simul´ees par un mod`ele barotrope forc´ee par
de champs m´et´eorologiques et les vitesses observ´ees, la figure 2.15 met en ´evidence la capacit´e du mod`ele `a bien reproduire les courants barotropes mesur´es.