4.2 Variabilité intrasaisonnière de la SST le long des côtes Péruviennes : Forçage
4.2.5 Influence des ondes
Nous avons cherché à déterminer l’influence des ondes de Kelvin équatoriales sur la SST le long de la côte Sud-Américaine afin d’expliquer pourquoi la cohérence entre vent et SST est moins forte à Piura qu’à Pisco. Pour ce faire, nous avons utilisé une estimation des ondes de Kelvin (EKW) obtenue à partir de la décomposition en mode verticaux du produit SODA 1.4.3 (Carton et Giese (2008), Dewitte et al. (2008a)). La contribution des trois premiers modes baroclines est considérée. Nous avons alors extrait les séries temporelles des EKW au point 100˚W. Les données de SST sur le domaine [90˚W 70˚W 20˚S 2˚S] sont alors sous-échantillonnées sur la grille temporelle SODA (5 jours) et sur la période 2000- 2004.
Afin de mettre en évidence des liens entre les EKW et la SST le long des côtes Péru- viennes, nous faisons l’hypothèse que l’EKW peut modifier les conditions moyennes le long de la côte sous la forme d’onde de Kelvin côtières. Ces dernières sont à basse fré- quence par rapport à la fréquence d’activité des CJs. Nous avons appliqué des corrélations "retardées4" entre les séries temporelles des modes barocline et la SST.
Pour les ondes de Kelvin, cinq gammes de fréquences contiennent des pics d’énergie : – La bande de fréquence [50 − 60]jours−1
– La bande de fréquence 70jours−1
– La bande de fréquence [90 − 120]jours−1
– La bande de fréquence 180jours−1: semi-annuel
Nous avons donc extrait, via une analyse harmonique, ces bandes de fréquences des EKW pour les premiers modes baroclines SODA et de la SST. Les corrélations retardées ont alors été appliquées entre les différentes bandes de fréquences des EKW des trois premiers modes baroclines et de la SST.
Variabilité de la SST dans les bandes de fréquences intrasaisonnières
Sur la gamme de fréquence [50 − 60]jours−1, la SST présente une forte variabilité dans
la région de Piura, entre 2˚S et 6˚S d’environ 0.6˚C sur environ 3˚ de longitude. A partir de 6˚S, cette forte variabilité se confine à la côte sur une bande d’épaisseur de moins de 50km. Sur le reste du domaine, la variabilité n’excède pas 0.4˚C.
La SST sur la gamme de fréquence 70jours−1présente une variabilité marquée au Nord
du domaine vers Piura, elle atteint jusqu’à 0.4˚C. Plus au Sud, quelques structures de va- riabilité d’environ 0.3˚C se démarquent, c’est le cas vers entre 6˚S et 8˚S, 12˚S et 14˚S et vers 16˚S. Sur le reste du domaine, la variabilité est d’environ 0.2˚.
4.2. Variabilité intrasaisonnière de la SST le long des côtes Péruviennes : Forçage à distance vs. Forçage local
FIG. 4.7: Variabilité (RMS) de la SST TMI sur les gammes de fréquences [50 − 60]jours−1, 70jours−1,
[90 − 120]jours−1et 180jours−1. L’unité est le ˚C.
La SST, sur la gamme de fréquence [90−120]jours−1a une variabilité plus forte au Nord
de 6˚S qu’au Sud. Au Nord, vers la côte, elle est en moyenne de 0.4˚C, alors qu’au Sud, elle est de 0.25˚C. Le long de la côte, la variabilité est plus forte que plus au Large.
Enfin, c’est sur la gamme de fréquence 180jours−1 que la SST présente sa plus forte
variabilité. Elle est au minimum de 0.3˚C sur tout le domaine. A la côte, la variabilité est particulièrement forte, spécialement vers 5˚S et de 10˚S à 20˚S où elle est égale à 0.7˚C.
La variabilité de la SST le long de la côte Sud-Américaine dans les gammes de fré- quences étudiées présente de fines structures de forte variabilité à la côte, ce qui peut être le signe de l’influence des ondes piégées à la côte. De plus, ses fréquences dominantes sont les gammes de fréquences 180jours−1 et [50 − 60]jours−1. Nous allons maintenant
étudier l’influence des EKW pour les modes baroclines issus de SODA sur ces bandes de fréquences.
Influence des ondes
a) La bande de fréquence [50 − 60]jours−1
Le premier mode barocline présente des corrélations supérieures à 0.6 avec des lags compris entre 5 (vers 2˚S) 20 jours (vers 6˚S), ce qui correspondrait à une vitesse de propa- gation de 1.3m/s à 5m/s . Au Sud de 6˚S, les corrélations subissent une baisse progressive jusqu’à Pisco. Ce résultat indique que l’onde de Kelvin associée à l’activité de la MJO5
5De l’Anglais : Madden Julian Oscillation, Oscillation de Madden Julian
−20 −18 −16 −14 −12 −10 −8 −6 −4 −2 Alongshore Latitude 50−60 70 90−120 180 days Alongshore 50−60 70 90−120 180 days Correlattion 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Days 5 10 15 20 25 −20 −18 −16 −14 −12 −10 −8 −6 −4 −2 Alongshore Latitude 50−60 70 90−120 180 days Alongshore 50−60 70 90−120 180 days Correlattion 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Days 5 10 15 20 25 −20 −18 −16 −14 −12 −10 −8 −6 −4 −2 Alongshore Latitude 50−60 70 90−120 180 days Alongshore 50−60 70 90−120 180 days Correlattion 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Days 5 10 15 20 25
FIG. 4.8: A gauche, de bas en haut, les corrélations entre le premier, deuxième et troisième mode barocline
et la SST, à droite, les lags associés. Sur chaque carte, sont représenté(e)s les corrélations ou les lags selon le cas, de la gauche vers la droite pour les bandes de fréquences : 180jours−1, [90 − 120]jours−1, 70jours−1 et [50 − 60]jours−1.
est à même d’influencer la température le long de la côte Nord du Pérou. Parce que les deuxième et troisième modes baroclines ont peu d’énergie dans cette gamme de fréquence (Dewitte et al. (2008a)), les corrélations avec la SST le long de la côte restent faibles pour ces modes (inférieures à 0.4).
4.2. Variabilité intrasaisonnière de la SST le long des côtes Péruviennes : Forçage à distance vs. Forçage local
Le troisième mode a une influence plus importante sur la variabilité de la SST que les deux premiers modes : tout le long de la côte, les corrélations sont d’environ 0.7 avec des lags inférieurs à 10 jours. Les vitesses de propagation sont donc de l’ordre de 2.5m/s.
c) La bande de fréquence [90 − 120]jours−1
Le mode 1 présente des corrélations très faibles. En revanche, les modes 2 et 3 ont des corrélations avec la SST d’environ 0.5 au Nord 6˚S avec des lags d’environ 20 jours. Ce qui correpond à une vitesse d’environ 1.2m/s.
d) La bande de fréquence 180jours−1
Seul le troisième mode barocline présente de fortes corrélations avec la SST, elles at- teignent 0.8 au Nord de 15˚S avec des lags inférieurs à 5 jours, et donc une vitesse de propagation de 5m/s.
4.2.6 Synthèse
Nous avons utilisé les vents QuikSCAT et les données TMI sur la période 2000-2006 pour documenter les caractéristiques dominantes des CJs le long de la côte du Pérou. Comme on pouvait s’y attendre, d’après la théorie d’Ekman, l’analyse révèle un lien évident entre les CJs et la SST. Près de la région de Pisco (14˚S), des coups de vent sont associées à une baisse moyenne d’environ 1,3˚C, tandis que, près de la région de Piura (5˚S), la SST diminue en moyenne d’environ 0.9˚C.
Les CJs près de Pisco sont caractérisés par un noyau de vent méridien intense, près de la côte, centré à 78,5 ˚ W-15,2 ˚ S et qui s’étend sur une échelle "cross-shore" de 145km. Les structures de SST associées consistent en une zone de la variabilité maximum le long de la côte entre 17˚S et 10˚S avec une faible extension cross-shore (82km). Les séries temporelles associés révèle des pics pour les fréquences à : 12, 17 et 23 jours−1 pour la
tension de vent et à 24 jours−1 pour la SST. Enfin, une analyse en ondelettes a permis
de vérifier la période favorable à ces coups de vents qui se déroule en automne et hiver austral.
Les CJs près de Piura (5˚S) sont, eux, caractérisés par une tension de vent intense qui se situe à 300km des côtes et qui diminue vers la côte (donc privilégiant le pompage d’Ekman). La SST associée consiste en une zone variabilité maximum le long de la côte
qui s’étend à 80 km offshore. L’analyse spectrale des séries associées des pics de fré- quence à 7, 12, 16, 23 et 32 jours−1pour la tension de vent et la SST. La saisonnalité des
coups de vents vers Piura est la même que ceux vers Pisco : automne et hiver austral. La variabilité de la SST le long de la côte Sud Américaine est donc soumise, à l’échelle intrasaisonnière au contrôle à distance des ondes de Kelvin équatoriales qui se propagent le long de la côte Ouest Sud Américaine sous la forme d’ondes piégées à la côte. Le premier mode barocline a une influence sur la variabilité de la SST pour les gammes de fréquences 50 − 60jours−1, préférentiellement au Nord de 5˚S et donc vers
Piura. Le deuxième mode barocline influence la variabilité de la SST pour des gammes de fréquences de 70jours−1et [90 − 120]jours−1. Enfin, le troisième mode barocline pré-
sente de très fortes corrélations avec la SST jusqu’à 15˚S sur la gamme de fréquence semi-annuelle et 70jours−1. Au Nord de 5˚S, il a un contrôle sur la SST pour la gamme
4.2. Variabilité intrasaisonnière de la SST le long des côtes Péruviennes : Forçage à distance vs. Forçage local