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Dispersion et super-convergence au cœur des océans

Une équipe du Laboratoire d’Océanographie Physique et Spatiale (LOPS) et de l’Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées à Brest a étudié la dispersion et la convergence de matériels flottants à la surface des océans à partir d’un modèle de circulation océanique.

Le modèle est initialisé avec une seule particule en chaque point océanique de la grille, soit plus de 900 000 particules. Ce modèle assimile des données de courants de surface (ou de sub-surface, à ~0.5 m de profondeur) sur 29 ans [1985-2013] issus d’une réanalyse combinant à la fois des observations in situ et satellites et il prend en compte  les forçages de l’atmosphère via des réanalyses atmosphériques. Une analyse lagrangienne permet ensuite de suivre dans le temps les particules le long de leur trajectoire, par advection horizontale, sous l’effet de ces courants.

En moins d’un an de dérive, le modèle montre que les particules se dispersent de leur localisation initiale en s’éloignant de la zone équatoriale Pacifique et Atlantique ainsi que des bords est de ces mêmes océans (zones d’upwelling océaniques). Seul l'Est de l'océan Indien équatorial montre des concentrations de particules significatives qui se déplacent le long de l'équateur en réponse au régime de la mousson.

Après 10 ans de simulation, la dérive de ces particules se stabilise et se concentre dans l’Océan Pacifique (nord et sud), de l’Indien sud et de l’Océan l’Atlantique (nord et sud), les zones d’accumulation sont centrées autour des latitudes 30°S et 30°N au sein des grands gyres, des zones de convergence subtropicales. Dans l’Atlantique nord et plus précisément dans la gyre subpolaire des particules plus éparses sont encore observées. Dans l’Océan Indien, un long ruban de convergence reste visible, reliant le sud de l'Océan Indien à l'Océan Pacifique Sud. Ce qui est nouveau ici, c’est cette zone de convergence qui demeure jusqu’à la fin de la simulation, à l’issue des 29 années d’assimilation des courants. Cette zone stable de «super-convergence» de plus de 8000 km, relie les régions subtropicales du sud de l’Océan Indien et du Pacifique en passant par la Grande Baie Australienne, la mer de Tasmanie et l'Océan Pacifique Sud-Ouest. Cette convergence d’ouest en est est pourtant contraire au sens de déplacement dominant des tourbillons. La variabilité dynamique de ces tourbillons anticyloniques, capables de persister pendant des longues périodes, pourrait jouer un rôle important en introduisant une asymétrie.

Au bout de 15 ans, alors que la concentration de particules est stabilisée pour l’Océan Pacifique nord, l’Océan Atlantique au nord et au sud, celle de l’océan Pacifique sud continue d’augmenter et celle de l’Océan Indien de diminuer. Cette tendance ambivalente entre ces deux bassins corrobore le transfert de particules via la zone de super-convergence. Ces zones de convergence ne peuvent donc pas être totalement considérées comme fermées et isolées les unes des autres, des courants de sortie s’échappent du cœur des gyres océaniques.

Publication scientifique

  • Maes C., Grima N., Blanke B., Martinez E., Paviet-Salomon T., & Huck T. (2018). A surface “superconvergence” pathway connecting the South Indian Ocean to the subtropical South Pacific gyre. Geophysical Research Letters, 45. https://doi.org/10.1002/2017GL076366

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