Note publique d'information : Basé sur l'analyse conjointe et complémentaire de ~10 ans de données altimétriques
et de profils verticaux de température et de salinité acquis par les profileurs Argo,
l'objectif principal de cette thèse est d'étudier en détail les caractéristiques de
surface et la structure verticale des tourbillons dans les 4 grands systèmes d'upwelling
mondiaux (EBUS Pérou-Chili, Californie, Canaries et Benguela), qui partagent une dynamique
à grande échelle relativement similaire. Les résultats principaux montrent que l'ensemble
des tourbillons détectés sur les cartes altimétriques dans les 4 EBUS ont des propriétés
physiques relativement proches, avec une forte proportion de tourbillons de faibles
dimensions ayant une durée de vie relativement courte. Au contraire, la faible partie
des tourbillons échantillonnés par les profileurs Argo montre des dimensions bien
plus grandes pour des durées de vie plus longues. La sur-représentation de ces grandes
échelles dans le jeu des tourbillons échantillonnés par les profileurs Argo est donc
le biais majeur des résultats obtenus sur la structure verticale des tourbillons.
L'analyse des profils moyens d'anomalies de température et de salinité acquis par
les profileurs Argo dans les tourbillons révèle une forte hétérogénéité entre les
4 EBUS, mais également au sein de chacun de ces systèmes d'upwelling. Les structures
verticales des tourbillons sont fortement liées à l'hydrologie et à la dynamique locale.
Par exemple, les tourbillons de subsurface du PCUS occupent plutôt la partie Sud du
système, alors que les tourbillons intensifiés en surface sont présents à la limite
Nord de la gyre subtropicale. Dans le CALUS, la présence de Cuddies se devine à la
côte, les autres sous-régions contenant des tourbillons dont les anomalies sont majoritairement
intensifiées à la base de la pycnocline, avec comme particularité un changement de
signe lié à la salinité des couches superficielles. Le CANUS est peuplé de tourbillons
très différents en fonction de leur position par rapport à la zone frontale du Cap
Vert : au Nord, des tourbillons intenses en subsurface, avec la présence de quelques
Meddies ; au Sud, des tourbillons très superficiels. De même dans le BENUS, la partie
au Nord de 15°S contient plutôt des tourbillons intensifiés dans les couches de surface,
alors qu'au Sud du front d'Angola-Benguela, les tourbillons présentent des anomalies
fortes sur une grande partie de la colonne d'eau. L'extrême Sud de cet EBUS est également
le lieu de passage des Anneaux des Aiguilles. Les contributions de l'advection isopycnale
et du déplacement de la colonne d'eau sur la verticale nous permettent d'affiner la
description de ces différentes structures. La présence de grands types de tourbillons,
à la morphologie bien distincte (cœur de surface, de subsurface, grande extension
verticale, tourbillons fortement intensifiés, etc.), est confirmée par l'étude des
tourbillons spécifiquement générés dans la bande côtière. L'analyse Lagrangienne de
ces tourbillons nous permet également de décrire l'évolution temporelle de leur structure
verticale, qui montre une homogénéité temporelle inattendue. Cette thèse présente
donc plusieurs outils facilement applicables dans différentes régions océaniques pour
caractériser la structure thermohaline des tourbillons et fournit pour la première
fois une description des grands types de tourbillons peuplant les EBUS, soulignant
la grande diversité de la mésoéchelle.
Note publique d'information : Merging ~10 years of altimetry maps and vertical profiles provided by Argo floats,
we aim to study in details the eddy's surface characteristics and vertical structure
in the 4 major Eastern Boundary Upwelling Systems (EBUS : Peru-Chile, California,
Canaries and Benguela), sharing similar large-scale dynamics. Our main results show
that the eddies detected on altimetry maps in the 4 EBUS have close physical properties,
with a lot of small-scale structures (radius < 40km, amplitude < 1cm and lifetime
< 30 days). In contrast, the few eddies sampled by Argo floats have larger dimensions
(radius of ~90-140 km, amplitude of ~3-7 cm) and longer lifetimes (6-10 months). The
major bias with the analyzed vertical structure is the over representation of these
large-scale eddies. The temperature and salinity anomaly mean profiles acquired by
Argo floats surfacing within eddies reveals a strong heterogeneity between each of
the 4 EBUS, but also within them. The eddies' vertical structure is strongly influence
by the local hydrology and dynamics. For example, the subsurface-intensified eddies
of the PCUS tend to be located in the Southern part of this EBUS, while the surface-intensified
eddies are preferentially located near the Northern boundary of the subtropical gyre.
In the CALUS, we can identify Cuddies in some coastal sub-regions, but in this EBUS,
most of the eddies are intensified at the base of the pycnocline, with a reversal
of the salinity anomaly compared to the surface layers. In the CANUS, the Cape Verde
frontal zone separates distinct subsurface-intensified eddies and some Meddies in
the North, from the Southern part, where eddies are surface-intensified. In the same
way, the Angola-Benguela Front of the BENUS separates the surface-intensified eddies
in the North from strong, deep-reaching anomalies in the South. The Southern-most
part of the BENUS is also a preferential pathway for the large Agulhas Rings and their
associated cyclones. The respective contributions of isopycnal advection and vertical
displacement improve the description of these very diverse structures. The presence
of several eddy-types, with distinct thermohaline properties (surface or subsurface-intensified,
deep vertical extend, intense or not, etc.) is confirmed by the study of eddies generated
in the coastal area of each EBUS. Their Lagrangian analysis allows us to describe
the temporal evolution of their vertical structure, which shows an unexpected temporal
homogeneity. This manuscript presents different efficient tools used to analyze the
surface characteristics, the thermohaline properties and the temporal evolution of
mesoscale eddies in the 4 major EBUS, highlighting their diversity.
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