Nombre, fréquence et polarité des tourbillons détectés

Sur les 10 ans de cartes altimétriques quotidiennes analysées (Janvier 2000 – Décembre 2010), l'algorithme détecte entre ~644000 tourbillons pour le BENUS et ~838000 tourbillons pour le CALUS (Tableau 4). La répartition entre cyclones et anticyclones dans chaque région est équilibrée, les cyclones constituant en moyenne entre les quatre EBUS 49,8 ± 0,6 % du nombre total de tourbillons détectés, contre 51,2 ± 0,6 % pour les anticyclones. Le nombre de tourbillons échantillonnés par les profileurs Argo est en comparaison très faible, avec moins de 1 % des tourbillons détectés qui sont échantillonnés. Cependant, comme nous l'avons vu au chapitre précédent, chaque EBUS a été échantillonné de manière homogène par rapport au jeu de profils disponibles, avec 18,5 % des profils réalisés dans les anticyclones et 18 % dans les cyclones (63,5 % des profils étant en dehors des tourbillons détectés).

Il faut donc garder à l'esprit que les résultats présentés dans ce manuscrit traitant des tourbillons échantillonnés par les profileurs Argo ne sont représentatifs que d'une minorité des tourbillons.

Nombre de tourbillons PCUS CALUS CANUS BENUS

AEs Total 383008 420017 386346 318025

Échantillonnés 2317 2765 1921 1246

CEs Total 373241 418112 376539 326313

Échantillonnés 2067 2699 1999 1131

Tableau 4: Nombre de tourbillons détectés et échantillonnés par les profileurs Argo dans chaque EBUS

La Figure 3.1 présente la fréquence des tourbillons anticycloniques et cycloniques, c'est à dire le pourcentage de temps qu'a passé chaque point de grille dans un tourbillon au cours des 10

années d'études, ceci pour le jeu total de tourbillons identifiés. La fréquence des tourbillons diminue légèrement dans les régions proches de l'équateur, indépendamment du sens de rotation, ce qui concorde avec la Figure 5 de Chelton et al. [2011] ou la figure 2 de Chaigneau et al. [2009]. La vitesse de propagation des tourbillons étant plus élevée aux faibles latitudes [Chaigneau et al., 2009], la probabilité pour les points de grille d'être dans un tourbillon diminue. En moyenne dans chaque EBUS, 30 % du temps est passé dans un tourbillon.

La figure Figure 3.2 représente la distribution de la polarité moyenne sur la période étudiée. La polarité est la probabilité, lorsqu'un point de grille est dans un tourbillon, d'être dans un tourbillons anticyclonique (polarité > 0) ou cyclonique (polarité < 0). Elle est calculée à partir de la fréquence des tourbillons anticycloniques (FAEs) et cycloniques (FCEs) :

Polarité = FAEs− FCEs

FAEs+ FCEs

(4) Dans le PCUS, la fréquence associée aux tourbillons anticycloniques est plus importante au Sud du Chili le long de la côte, ainsi que dans la partie Sud-Ouest de cet EBUS, où se trouve le front subtropical. La fréquence cyclonique est au contraire plus élevée le long de la côte au Nord de 20°S ainsi qu'au large du Chili central, et s'étend plus à l'Ouest que pour les anticyclones. Cette distribution est également visible sur la polarité (Figure 3.2) et concorde avec ce qui était observé par Chaigneau et al. [2009]. La polarité montre une alternance claire entre 5°S et 10°S, correspondant à des bandes de fréquences anticyclonique (Figure 3.2a) et cyclonique (Figure 3.2b).

Dans le CALUS, la fréquence anticyclonique est relativement homogène entre la côte et le large, alors que les cyclones sont plus fréquemment observés à l'Est de ~120 – 130°W et au

Figure 3.1: Fréquence des tourbillons a] anticycloniques et b] cycloniques de Janvier 2000 à Décembre 2010.

Sud de 30°N (Figure 3.1). La polarité montre qu'entre 30°N et 40°N, les anticyclones dominent immédiatement à la côte (Figure 3.2). Au Nord de 45°N, les fréquences observées sont faibles, et la polarité résultante ne montre pas de motif particulier.

Dans le CANUS, la Zone Frontale du Cap Vert sépare la zone Nord de la région, où les tourbillons sont fréquemment observés, de la zone Sud, où la fréquence des tourbillons diminue (Figure 3.1). L'archipel de Canaries (29°N) et les îles du Cap Vert (16°N) correspondent à de fortes fréquences tant cyclonique qu'anticyclonique, et la polarité ne montre pas de préférence claire. La bande côtière entre ces deux latitudes est dominée par les anticyclones (Figure 3.2). Vers ~30°N, on observe une bande anticyclonique encadrée de part et d'autre par des bandes cycloniques, visibles à la fois en fréquence et en polarité (Figure 3.2). Ces deux bandes cycloniques (27°N et 32°N) ainsi qu'une troisième centrée à 17°N avaient également été observées par Chaigneau et al. [2009].

La fréquence au Nord de 15°N dans le BENUS (constituant le système de courants d'Angola) est assez faible par rapport à la partie Sud (Figure 3.1). On peut noter à 15°S la forte présence d'anticyclones, qui correspond à la cellule d'upwelling de Cap Frio. La fréquence cyclonique est plus élevée à l'Est de 0° (Figure 3.1b), mais la polarité est majoritairement anticyclonique immédiatement à la côte (Figure 3.2) au Sud de 15°S. Au Sud de 25°S, on note une bande anticycloniquet inclinée vers le Nord-Ouest, probablement liée à la présence des Anneaux des Aiguilles transitant dans l'Océan Atlantique selon cet axe préférentiel [Matano and

Figure 3.2 : Polarité des tourbillons. La couleur rouge correspond à la domination des anticyclones et la couleur bleue à la domination des cyclones

Beier, 2003a].

L'étude de Chaigneau et al. [2009], qui considère les tourbillons ayant une amplitude de plus de 2 cm et une durée de vie de plus de 35 jours, présente pour la polarité une tendance similaire dans les 4 systèmes d'upwelling à celle présentée sur la Figure 3.2. L'analyse faite en intégrant les tourbillons de faible amplitude et en utilisant des cartes quotidiennes de SLA sur une période plus courte ne semble donc pas modifier significativement la distribution générale des tourbillons. On peut également noter que dans chaque EBUS, la fréquence et la polarité peuvent être bruitées, ou montrer une organisation en bandes d'alternance anticyclonique/cyclonique plus ou moins zonales. Cette particularité avait été observée par Chelton et al. [2011] et la propagation des tourbillons selon des chemins préférentiels pourraient donc être responsables de la présence de striations visibles dans les champs de vitesse, interprétées comme des jets quasi-zonaux [Maximenko et al., 2005; Schlax and Chelton, 2008; Buckingham and Cornillon, 2013].