Une nouvelle méthode permet de quantifier l’intermittence spatiale des courants océaniques


Comprendre la circulation de l’océan Atlantique est essentiel pour évaluer les interconnexions océaniques mondiales, dans ce que l’on appelle le « tapis roulant mondial ». En effet, les extrémités latitudinales de l’Atlantique, bordant les régions polaires, sont des régions de formation d’eau froide qui déclenchent le début du tapis roulant global. Du fait de leur forte densité, chaque hiver les eaux de ces régions polaires coulent et amorcent le tapis roulant, contribuant ainsi à redistribuer la chaleur à l’échelle planétaire, ce qui in fine influence le climat, notamment en Europe.

Pour quantifier cette circulation à l’échelle planétaire, il est nécessaire de comprendre l’intensité de tous les processus qui provoquent l’intermittence spatiale et temporelle des grands courants, c’est-à-dire les processus diffusifs. Une nouvelle étude menée par l’Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) de Barcelone, qui se penche sur les processus de diffusion horizontale dans l’Atlantique Sud, a développé une nouvelle méthodologie pour calculer cette diffusion aux niveaux régional et mondial.

« La nouvelle méthodologie, que nous avons nommée ROD (Radial Offset by Diffusion), nous permet de déterminer les coefficients de diffusion horizontale dans l’océan et d’estimer leur variabilité spatiale », précise Anna Olivé, auteur principal de l’étude.

Pour mener à bien ce travail, publié dans le Journal des technologies atmosphériques et océaniquesles chercheurs ont analysé les déplacements, entre 2002 et 2020, de plus de 600 bouées dérivantes, c’est-à-dire des bouées traînées qui dérivent avec les courants océaniques et permettent ainsi de connaître leur direction et leur vitesse.

« Nous avons ensuite simulé numériquement les trajectoires de ces bouées et calculé la distance entre la position finale des bouées dérivantes et celle estimée avec les simulations numériques, ce qui nous a permis de quantifier les processus diffusifs horizontaux existant dans la région », ajoute Anna Olivé.

L’étude montre que la diffusion horizontale maximale se produit près de la surface de l’océan, dans les premiers 200 m de profondeur, tandis que les valeurs minimales sont observées entre 1400 et 2000 m de profondeur. La diffusion augmente également sur les fronts antarctiques les plus septentrionaux en raison de la présence du fort courant des Malouines, qui coule vers le nord le long de la côte atlantique de la Patagonie, atteignant la rivière La Plata.

« Cette différence spatiale importante confirme la grande variabilité de la diffusion horizontale dans l’océan, ce qui souligne qu’un coefficient constant ne peut pas être utilisé dans tout l’océan », explique Josep Lluís Pelegrí, co-auteur de l’étude.

Contrairement à d’autres, la méthode ROD est facile à mettre en œuvre et ne nécessite pas de calculs excessifs. Selon Anna Olivé, « cela facilite son application et en fait un outil efficace pour comprendre les processus de diffusion et de mélange turbulent dans des régions aussi dynamiques que les fronts antarctiques ».

Par exemple, la nouvelle méthodologie permettra de savoir quel coefficient de diffusion horizontale est le plus approprié pour étudier chaque région océanique. Jusqu’à présent, les incertitudes sur ce paramètre limitaient la capacité prédictive des modèles numériques océanographiques.

« Grâce à l’augmentation du nombre de bouées dérivantes et aux améliorations continues des modèles numériques à haute résolution et de la réanalyse, la méthode ROD nous fournira des estimations plus précises qui nous permettront de mieux prédire l’évolution temporelle des processus à grande échelle qui ont un impact majeur sur le climat de notre planète, comme le tapis roulant mondial », conclut Anna Olivé.

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