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Flashtalk de Nasreen Burgher et Gustav Rautenbach

1er mai 2022, Marion Dufresne, au large des côtes de l’Afrique du Sud

Resumé de Nasreen Burgher, Guerric Barriere & Sara Sergi


Turbulence océanique sur le flanc côtier du courant des Aiguilles

Nasreen Burgher

Nasreen Burgher est une étudiante de Master 2 en Océanographie Physiqueà l’Université Nelson Mandela à Gqeberha (Afrique du Sud). Dans son projet, encadré par Dr Laura Braby, Dr Steven Herbette, Prof Juliet Hermes et Prof Michael Roberts, elle étudie la phenologie de la turbulence océanique côtière du courant des Aiguilles.

Le courant des Aiguilles (AC del’anglais, Agulhas Current) est le courant de bord ouest le plus intense de l’hémisphère sud. Il est connu pour son cœur de courant rapide et ses eaux chaudes. Le CA est décrit comme étant particulièrement bimodal, avec un courant stable en amont de Port Elizabeth (région nord de l’AC) et un courant unstable en aval de Port Elizabeth (région sud de l’AC). La stabilité du courant dans la région nord est due à la présence d’un plateau continental abrupt et étroit, mais lorsque le courant se propage vers le sud, son comportement se modifie en raison de l’élargissement de la pente continentale dans la zone du banc des Aiguilles. Lorsque l’AC passe le banc des Aiguilles, il dépasse la pointe du continent africain et s’oriente brusquement vers l’est. Ce phénomène est connu sous le nom de rétroflexion des Aiguilles. La rétroflexion s’accompagne du déversement de grands anneaux anticycloniques des Aiguilles dans l’Atlantique Sud qui, avec des tourbillons et des filaments cycloniques plus petits, transportent des eaux chaudes et salées dans l’océan Atlantique Sud, ce que l’on appelle communément la fuite des Aiguilles. Les masses d’eau du courant des Aiguilles qui ne s’échappent pas dans l’océan Atlantique Sud s’écoulent vers l’est dans le retour du courant des Aiguilles.

Les structures de (sous-)méso-échelle telles que les Natal Pulse et le tourbillon de Durban (indiqué respectivement par les cercles noirs et rouges sur l’image de gauche) sont étudiées à l’aide de produits satellitaires de télédétection et de données in situ. Le Natal Pulse se produit en moyenne 1 à 5 fois par an. Ce tourbillon d’eau froide est généré au nord de Durban et augmente en taille et en intensité en se déplaçant vers le sud. Le tourbillon de Durban, également un tourbillon cyclonique, est généré à peu près tous les 14 jours à Durban. Le tourbillon reste piégé alors qu’il augmente en taille et en intensité, et finit par se détacher. C’est ce qu’on appelle un tourbillon de rupture.

Dans le cadre de ses recherches, Nasreen s’est appuyée sur des données satellitaires de température à haute résolution (4 et 5 km de résolution horizontale, provenant respectivement du projet MODIS Aqua et du projet Climate Change Initiative) pour étudier le gradient spatial de ces propriétés dans un transect côte-large. L’objectif de ce travail est de mesurer l’intensité, la fréquence et la durée de vie des structures de (sous-)méso-échelle détectées par les gradients thermiques spatiaux.

Le cycle de vie du tourbillon de Durban: de la génération au déclin

Gustav Rautenbach

Gustav est un doctorant en Océanographie Physique en cotutelle entre l’Université Nelson Mandela à Gqeberha (Afrique du Sud) et l’Université de Bretagne Occidentale (France). Son projet de recherche sur le cycle de vie du tourbillon de Durban est encadré par le Dr Steven Herbette, Dr Gildas Cambon, Prof Pierrick Penvin, Dr Jennifer Vitch et Prof Michael Roberts.

Identification des tourbillons à l'aide de DURBS (modèle numérique à résolution de 1km). Les points bleus représentent les centres des tourbillons. (c) Gustav Rautenbach

L’étude des structures de (sub)-mésoéchelle dans les zones côtières présente de nombreux défis pour la télédétection. En effet, de nombreux produits n’ont pas une résolution suffisante pour détecter ces structures de (sous-)méso-échelle. D’autre part, les produits à haute résolution peuvent présenter des problèmes de couverture nuageuse et de données manquantes. Par conséquent, les modèles numériques apparaissent comme des solutions intéressantes pour étudier ces structures dynamiques.

Dans ses recherches, Gustav utilise le modèle CROCO pour analyser le cycle de vie des tourbillons de Durban. L’algorithme AMEDA est utilisé pour détecter les tourbillons dans les sorties du modèle de Gustav, nommé DURBan eddy Simulation (DURBS). Cet algorithme utilise différentes méthodes pour cela : la géométrie des déformations de surface, ou des propriétés cinématiques comme le calcul du paramètre d’Okubo-Weiss qui prend en compte la vorticité.

La figure ci-dessus localise le centre des tourbillons identifiés dans DURBS : une région de generation de tourbillons est identifiée au large de Durban ainsi qu’une propagation de ces derniers vers le sud. Le rayon moyen des tourbillons est d’environ 15-20 km et les vitesses moyennes sont d’environ 0.6 m/s. La prochaine étape des recherches de Gustav sera d’analyser la structure verticale des tourbillons de Durban reproduits dans le modèle 3D.


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