Submesoscale fronts and vertical velocities at the sea surface from a lagrangian perspective in the western mediterranean

Résumé

Les estructures oceàniques meso i submesoescala tenen un paper important en la distribució de les propietats de l'aigua arreu del món i a través de la columna d'aigua. A causa del seu impacte en l'estratificació i el transport vertical, els corrents submesoescala són especialment importants per a l'estructura vertical de l'oceà superficial. Tot i ser processos localitzats, els fronts submesoescala, els remolins i els moviments ageostròfics poden generar velocitats verticals molt més grans que les associades als remolins de mesoescala. Aquests moviments verticals tenen una importància global ja que regulen el transport de propietats físiques (temperatura i salinitat) i biogeoquímiques (nutrients, carboni orgànic, gasos dissolts com O2 i CO2 i, finalment, contaminants) a les capes superiors de l'oceà i, per tant, , afectant les interaccions oceà-atmosfera. Amb una extensió horitzontal de menys d'O (10 km) i una vida útil d'unes quantes hores a dies, els fluxos submesoescala són difícils d'observar amb la tecnologia contemporània. Els vaixells i els planadors solen ser massa lents per proporcionar mesures tridimensionals i les observacions per satèl·lit sovint tenen una resolució temporal limitada. Així, els senyals submesoescala sovint es poden ocultar quan es mesuren des de plataformes eulerianas estacionàries. D'altra banda, les observacions lagrangianes poden proporcionar observacions a escales sub-quilòmetres amb una resolució temporal de 5-10 minuts, però tendeixen a fer mostreig de biaix. A més, els models climàtics no reprodueixen adequadament aquest transport, ja que no tenen la precisió necessària per resoldre els processos submesoescala en dominis extensos i períodes de temps llargs. Per tant, es requereix una combinació de totes les plataformes disponibles (satèl·lits, vaixells oceanogràfics, plataformes lagrangianes, planadors i instruments amarrats) per resoldre la complexa dinàmica submesoescala i les seves interaccions a mesoescala. Aquesta tesi es desenvolupa dins del marc de la Iniciativa de Recerca Departamental ONR CALYPSO, amb un enfocament principal en el diagnòstic i la caracterització de la convergència i les velocitats verticals a la superfície del mar. L'estudi es basa en mesures in situ obtingudes durant tres creuers de recerca realitzats al Mar Mediterrani Occidental, amb dos al Mar d'Alboran i un a la Mar Balear. El conjunt de dades principal utilitzat comprèn trajectòries Lagrangianes derivades d'observacions de boies a la deriva, que permeten el càlcul de propietats clau del flux, com ara la divergència, la vorticitat o l'estirament. La divergència a dos nivells diferents s'utilitza per estimar la velocitat vertical a una profunditat de 15 metres, particularment en regions amb una forta convergència a la superfície. Aquest anàlisi revela la presència de moviments descendents intensos en aquestes àrees. A més, la tesi inclou un examen de les ocasions frontereres a les dues sub-conques, basat en dades de concentració de clorofil·la superficial derivades de satèl·lits i dades de temperatura de la superfície del mar. La integració de la teledetecció i les dades in situ proporciona una comprensió holística de la dinàmica i la variabilitat dels processos de mesoescla i submesoescla a l'escala de la sub-conca.