4.2 Analyse d'une simulation globale inter-annuelle
4.2.1 Validation de la circulation en surface
A n de valider la circulation du modèle, nous comparons la topographie de la surface de la mer (SSH) du modèle avec la climatologie CMDT [Rio and Hernandez, 2004] (Fig. 4.2). Nous rappelons que la climatologie CMDT est une solution optimale obtenue en combinant des données altimétriques, hydrologiques et de dérive de bouées, ce qui permet d'avoir une estimation assez dèle de la SSH moyenne (voir chapitre 3.2). A n de faciliter la comparaison entre la climatologie CMDT et la solution G70, nous avons interpolé la climatologie sur la grille ORCA025, puis nous avons eectué une régression linéaire de ses valeurs par rapport à celles de G70. Finalement, nous avons utilisé les coé cients de la régression linéaire pour normaliser la climatologie sur les valeurs de G70. La régression montre que la pente méridienne climatologique est 10 % plus élevée que la pente du modèle, indiquant que le CCA est trop faible dans le modèle. La climatologie normalisée est montrée sur la gure 4.2b, tandis que sa diérence avec la SSH de G70 (Fig. 4.2a) est présentée sur la gure 4.2c.
La première impression que l'on obtient en comparant le modèle à la climatologie est très positive. En particulier, on observe une bonne représentation du CCA dans le modèle. Les fronts forcés par la topographie sont bien placés, notamment autour du Plateau de Crozet et du Conrad Rise, dans le Bassin d'Enderby et autour du plateau de Kerguelen. Le courant des aiguilles et son courant de retour sont eux-aussi bien représentés près de la point sud de l'Afrique. Le courant du Fawn Trough apparaît clairement comme une forte et soudaine concentration de lignes de courant entre les pointes ouest du plateau sud de Kerguelen et sud-est du plateau nord de Kerguelen.
On peut toutefois observer certaines diérences notables, concentrées principalement dans les zones suivantes :
Dorsale Sud-Ouest Indienne : Au nord du plateau de Crozet (vers 50°E, 42°S), la zone de con uence du courant de retour des aiguilles et de la branche nord du CCA est trop étroite dans le modèle (2° de latitude dans le modèle contre 5° dans les observations), créant une anomalie positive de la SSH du modèle par rapport à la climatologie CMDT dans la partie nord de cette con uence.
20oE 30oE 40oE 50oE 60oE 70oE 80oE 90oE 100oE 110oE 120oE 70oS 65oS 60oS 55oS 50oS 45oS 40oS 35oS 30oS −1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 (a) Rio05 CMDT (contours: 5cm) 20oE 30oE 40oE 50oE 60oE 70oE 80oE 90oE 100oE 110oE 120oE 70oS 65oS 60oS 55oS 50oS 45oS 40oS 35oS 30oS −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 (b) 20oE 30oE 40oE 50oE 60oE 70oE 80oE 90oE 100oE 110oE 120oE 70oS 65oS 60oS 55oS 50oS 45oS 40oS 35oS 30oS −0.5 −0.4 −0.3 −0.2 −0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 (c)
Figure 4.2: (a) Topographie moyenne de la surface dans ORCA025-G70 [m]. Ecart entre les isolignes : 5 cm. (b) Climatologie CMDT de hauteur de la mer normalisée sur G70. (c) Diérence entre la topographie moyenne de la surface dans ORCA025-G70 et la climatologie CMDT normalisée. Unité : m.
un front intense le long du anc Nord de la dorsale Sud-Est Indienne, au niveau de l'isobathe 3500 m. Barnier et al. [2006] ont discuté la présence de ce biais, indiquant son lien possible avec la représentation de la topographie au niveau du passage Kerguelen-Amsterdam.
Plateau Nord de Kerguelen : Le modèle a tendance à exagérer l'eet bloquant du plateau nord de Kerguelen. Ainsi, dans la climatologie, plusieurs lignes de courant tra-versent le plateau nord de Kerguelen entre les îles Kerguelen et Heard pour former le Front Polaire [Roquet et al., 2009, Park et al., 2008c]. Mais dans le modèle, quasiment aucun courant venant de l'ouest ne traverse le plateau nord, préférant le contourner par le nord. L'eet topographique semble aussi exagéré à l'est du plateau nord. En eet, le modèle simule une langue d'eau très étroite partant du Chun Spur et suivant de près le anc est du plateau nord. Sur la climatologie, les masses d'eau de surface trouvées à l'est du plateau proviennent majoritairement de la zone peu profonde du plateau et non du Fawn Trough.
Courant de talus Antarctique : Dans le modèle, un courant de surface longe la côte Antarctique d'est en ouest. Bien que ce courant ne soit pas bien representé sur la climato-logie CMDT, il a été détecté à de nombreuses reprises soit directement lors de campagnes en mer [Heywood et al., 1999, McCartney and Donohue, 2007], soit indirectement en ob-servant la dérive des glaces [Heil and Allison, 1999, Tchernia and Jeannin, 1983]. La très ne échelle latitudinale de ce courant de talus ajoutée à la di culté à récolter des don-nées si près de l'Antarctique expliquent probablement sa mauvaise représentation dans la climatologie.
Circulation polaire : Les observations indiquent la présence de deux gyres sub-polaires, l'un dans le Bassin de Weddell-Enderby, à l'ouest de 53°E [Park et al., 2001], l'autre dans le Bassin Australo-Antarctique [McCartney and Donohue, 2007]. Dans le modèle, on observe des lignes de courant provenant du Bassin de Weddell-Enderby qui traversent le Princess Elizabeth Trough avant de repartir à l'ouest. En d'autres termes, le gyre de Weddell du modèle s'étend jusqu'à 90°E, en contradiction avec les observations qui placent la limite Est de ce gyre autour de 53°E. Par contre, aucune évidence d'une gyre Australo-Antarctique n'est détectée dans le modèle. La climatologie CMDT ne représente pas bien les gyres sub-polaires non plus. On observe toutefois une anomalie positive autour de 60°S dans le Bassin Australo-Antarctique, semblant indiquer que le CCA est décalé au sud dans le modèle.
20oE 30oE 40oE 50oE 60oE 70oE 80oE 90oE 100oE 110oE 120oE 70oS 65oS 60oS 55oS 50oS 45oS 40oS 35oS 30oS 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 (a) 20oE 30oE 40oE 50oE 60oE 70oE 80oE 90oE 100oE 110oE 120oE 70oS 65oS 60oS 55oS 50oS 45oS 40oS 35oS 30oS 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 (b)
Figure 4.3: Ecart-type de la hauteur de la mer (a) du modèle et (b) de l'altimétrie [cm]. Variabilité de la hauteur de la mer
La gure 4.3 permet de comparer la variabilité RMS de la SSH du modèle à celle obtenue grâce aux données altimétriques AVISO. Sans surprise, le modèle accuse un dé cit de variabilité par rapport aux observations lié à la résolution eddy-permitting plutôt qu'eddy-resolving. Les régions de forte variabilité sont généralement bien placées, avec en particulier, le courant de retour des Aiguilles, le CCA dans le Bassin de Crozet, la région en aval de la Dorsale Sud-Ouest Indienne et la région en aval du Fawn Trough dans le Bassin Australo-Antarctique. Le dé cit de variabilité s'exprime d'une part par le fait que la variabilité est généralement trop faible dans ces régions de fortes variabilité, mais aussi parce que ces régions ont des extensions géographiques trop faibles, comme c'est le cas pour le courant de retour des Aiguilles qui est deux fois plus étroit dans le modèle que dans les observations.
Une exception notable concerne le anc Nord de la dorsale Sud-Est Indienne qui montre une trop forte variabilité dans le modèle, en contradiction avec la faible variabilité dans les
modèle discuté lors de la validation de la SSH. Température de surface
La température moyenne de surface pour les mois d'hiver (août/septembre/octobre) du modèle est comparée aux observations obtenues par satellite sur la gure 4.4. Nous utilisons le radiomètre AMSR-E installé sur le satellite Aqua, qui fournit des données de résolution 0.25°x0.25° toutes les 12h, et qui est capable d'observer la température quelle que soit la cou-verture nuageuse, ce qui est plus qu'utile en hiver dans l'Océan Austral. Le champs de tempé-rature de référence est calculé en eectuant une moyenne des données hivernales obtenues sur la période 2002-2006 (5 ans). La carte des anomalies de température de G70 par rapport au satellite est montrée sur la gure 4.4c. Etant donné le gradient positif de température vers le nord, il faut comprendre une anomalie positive comme signi ant que les isothermes du modèle sont trop décalées au sud.
Le modèle ne présente pas de biais moyen sur l'ensemble de la région, ce qui est logique puisque à grande échelle, la température de surface est contrôlée par la température atmosphé-rique imposée par les forçages. Deux anomalies majeures sont observées. A plus ne échelle, c'est plutôt l'advection qui contrôle la température de surface, d'où un étroit lien entre les anomalies de circulation de surface et les anomalies de température de surface à ne échelle. Ainsi, la forte anomalie négative observée au niveau de la Dorsale Sud-Est Indienne est liée à l'anomalie de circulation décrite pour la SSH, où les masses sont advectées trop au nord en passant sur le anc nord de la dorsale trop tôt dans le modèle. Au nord des plateaux Del Caño et Crozet, une forte anomalie positive montre que le front intense est trop pincé le long du anc nord de ces deux plateaux. Dans le Bassin de Crozet, on observe une anomalie négative, parce le front ne décrit pas l'ondulation vers le sud visible dans les observations.
De manière générale, on observe partout une bonne corrélation entre les anomalies observées lors de la validation de la SSH ( g. 4.2, section 4.2.1) et celle observées ici sur la température de surface. Ces deux comparaisons indépendantes con rment ainsi que les biais décrits dans la section 4.2.1 sont principalement liés à des défauts du modèle et non aux possibles erreurs et inexactitudes de l'un ou l'autre de ces deux jeux d'observation.