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Modèle pHysique du dEtroit de GibRaltar: Cas réaliste sUr la PLateformE CorioliS – HERCULES

Résumé de soumission

La prédiction de l’évolution du climat dépend de notre compréhension de la dynamique des océans sur une grande variété d’échelles en interaction en temps et en espace. Les courants gravitaires représentent l’un des processus clés à sous-mésoéchelle qui conduisent aux transferts d’énergie, ont un impact sur la structure thermohaline et sur l’échange vertical des masses d’eau dans l’océan. Pour l’heure, leur représentation reste difficile dans les modèles numériques.
La zone d’étude ciblée prise pour modèle est le détroit de Gibraltar : elle connecte la Méditerranée à l’océan Atlantique. Le choix du détroit de Gibraltar et de ses zones adjacentes (Golfe de Cadix et mer d’Alboran) pour cette étude se justifie a` plusieurs titres. Elle est bien adaptée pour une première exploration des régimes inconnus de sous-méso-échelle puisque les mécanismes qui la génèrent sont bien localisés et connus : des structures turbulentes intenses peuvent être plus facilement reproduites en laboratoire et un peu observables in situ. Il est par ailleurs le lieu de genèse de structures tourbillonnaires de grande échelle (e.g. Gyre d’Alboran). Le détroit de Gibraltar permet de mieux appréhender l’impact (la rétroaction) qu’a sans doute la dissipation turbulente sur la circulation générale dans les bassins méditerranéen et nord-atlantique et son potentiel à structurer la dynamique océanique a` beaucoup plus grande échelle.
L’objectif principal de cette proposition est les processus à la base du transfert d’énergie entre la sous-méso-échelle et les échelles dissipatives,et la rétroaction des processus à petite échelle sur la méso-échelle. Il s’agit de quantifier l’impact des processus à petite échelle sur la modulation de la dynamique non-hydrostatique, la dynamique des flux d’échange localisés et sa rétroaction sur la dynamique synoptique à plus grande échelle.
Ces objectifs seront réalisés par des mesures à haute résolution spatio-temporelle dans le premier modèle physique réaliste du détroit de Gibraltar, le golfe de Cadiz et la mer d’Alboran jamais réalisé ; cela constitue un vrai défi d’ingénierie. On représentera une région de 250km x 150km dans la plus grande infrastructure au monde dédiée à l’étude des écoulements océaniques, la Plateforme Coriolis (LEGI) ; le modèle physique inclura les forçages baroclines, barotropes (marée), la rotation, et le forçage du vent en surface. Ces données seront exploitées en synergie avec les données d’observations in situ (SHOM) à haute résolution collectées sur plusieurs campagnes (2014, 2020, 2022) et des données numériques (LES) mimant le modèle physique expérimental. Des outils de diagnostic seront développés pour décrire les processus turbulents à petite échelle nécessaires pour l’évaluation de la dynamique non-hydrostatique et sa rétroaction sur la mésoéchelle. Les données et les outils (expérimentaux, numériques et théoriques) produits dans le cadre de ce projet fourniront aussi les données nécessaires pour (i) tester les paramétrisations des processus non résolus dans le code CROCO liés aux courants gravitaires (mélange, flux turbulent), (ii) calibrer, tester et valider le code CROCO en conditions non-hydrostatiques telles que produites en milieu océanique par ces courantes d’eau dense. Bien que le projet soit ciblé sur le détroit de Gibraltar et l’environnement proche, la méthodologie et les approches validées pourront par la suite être appliquées et étendues à d’autres endroits aux caractéristiques hydrologiques et dynamiques similaires. Le projet offrira ainsi une nouvelle voie de modélisation des processus sous-maille et leur intégration dans des modèles plus globaux, indispensable pour une correcte représentation et prévision de la circulation océanique.

Coordination du projet

Eletta Negretti (Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

DTRI Direction Technique de la Recherche et de l'Innovation
UBO-LOPS Université de Bretagne Occidentale (UBO), Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS)
LEGI Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels

Aide de l'ANR 299 966 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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