Numerical study of the Iroise Sea : Dynamics, Variability of the Ushant front and Evaluation of the cross-frontal exchanges
Etude numérique de la mer d'Iroise : dynamique, variabilité du front d'Ouessant et évaluation des échanges cross-frontaux
Résumé
This thesis falls in a realistic ocean modelling framework, focused on the study of the Iroise Sea. The first two parts deals with the numerical set up and the validation compared with observations. The emphasis is then on the analysis of the main physical structures and process at work in Iroise Sea: first the Ushant tidal front and mixed layer connexion process (surface and bottom) associated, then we analysed the mean eulerian residual circulation, for which we tried to isolate the relative contributions of the different physical process acting on it. Then, we mapped the different dynamical regime at work: we observe cyclostrophic regime near islands and in shallow water area and a strong geostrophic at the tidal front, especially in summer. Nevertheless, in the main part of the study domain, the different dynamical terms are acting of an equivalent. To a thermal point of view, the analysis of heat budget shows that the air-sea flux dominate largely the advective flux, although these ones induce a high frequency modulation in the net heat gain. Then, a diagnostic parameter has been established and the role of different external forcings (air/sea heat fluxes, wind stress, spring/neap tidal cycles) upon the Ushant front variability has been highlighted through sensitivity experiments. Finally, the study of the cross-frontal mass transport, based on a lagrangian particles tracking technique, has been established. The methodology is reliable and the first results reveal that these exports take place through specific latitude "channel".
Cette thèse s'insère dans un cadre de modélisation réaliste pour l'étude de la mer d'Iroise. Les deux premières parties concernent la mise en œuvre numérique et la validation par rapport aux observations. L'accent est ensuite mis sur l'analyse des principales structures et processus physiques à l'œuvre en mer l'Iroise : d'abord le front de marée d'Ouessant et les processus associés de connexion de couches de mélange de surface et de fond puis la circulation résiduelle eulérienne moyenne pour laquelle nous avons cherché à quantifier la part relative des différents processus la régissant. Nous avons ensuite cartographié les différents régimes dynamiques présents : on observe ainsi des régimes cyclostrophiques autour des îles et en zone peu profonde et un régime géostrophique apparaît nettement au niveau du front, en particulier en été. Néanmoins, dans la plus grande partie du domaine d'étude, les différents termes dynamiques interviennent de manière équivalente. Du point de vue thermique, l'analyse du bilan de chaleur indique que les flux air-mer dominent nettement les flux advectifs bien qu'ils induisent une modulation haute fréquence marquée du gain net de chaleur. Ensuite, un paramètre diagnostic du front a ensuite été établi et le rôle de différents forçages externes (flux de chaleur air/mer, tension de vent, cycle de marée mortes-eaux/vives-eaux) sur la variabilité du front d'Ouessant est mis en relief grâce à des expériences de sensibilité. Enfin, l'étude des échanges de masse cross-frontaux, basée sur une technique de suivi de particules lagrangiennes, a été mise en place. La méthodologie apparaît robuste et les premiers résultats indiquent que ces exports s'effectuent selon des 'canaux' privilégiés de latitude.