Introduction locanographie physique

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Introduction à locéanographie physique
Notes des travaux dirigés Christophe Maes 2003
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Distribution selon la profondeur Analyse des
campagnes océanographiques
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Distribution selon la profondeur Application
des diagrammes T-S

• Exercice 1 droite de mélange
• Considérons 2 masses deau avec les propriétés
  suivantes
• Type 1 S36.1 et T7C
• Type 2 S35.4 et T1C
• Ces masses deau se mélangent dans une proportion
  du tiers de type 1. Quelles sont alors les
  caractéristiques de la masse deau résultante ?
• Représenter ce mélange sur un diagramme T-S,
  comment peut-on retrouver le calcul numérique
  précédent géométriquement ?
• Exercice 2 masses deau de locéan Atlantique
• Sur le diagramme T-S fourni placer les
  principales masses deau de locéan Atlantique
• Donner une estimation du ? correspondant à ces
  masses deau
• Donner la répartition verticale de ces masses
  deau que lon observe à 9S ? Que se passe-t-il
  pour leau Antarctique intermédiaire ?
• leau profonde antarctique (AABW)
• -0.5 lt T lt 0 34.6 lt S lt 34.7
• leau profonde nord atlantique (NADW)

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• Commenter à partir du diagramme T-S les effets de
  la température puis de la salinité sur la densité
  pour les situations suivantes
• Une baisse de température
• Une augmentation de salinité

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Distribution selon la profondeur Stabilité
statique de la stratification verticale
La stabilité statique dune couche océanique est
déterminée par lanalyse du mouvement vertical
dune parcelle et mesurée, dans le cas dune
stratification stable, par la fréquence des
oscillations autour du niveau déquilibre, ou
oscillations de Brünt-Väisäla. Equation du
mouvement pour une parcelle deau de mer
assimilable, en première approximation, à un
fluide incompressible z g (? - ?a ) / ?
0 La densité de la parcelle déplacée reste
inchangée pour un fluide incompressible, ?
?0 Par contre, la densité du fluide avoisinant
change avec la profondeur en raison du gradient
de température et de salinité ?a (z) ?0 z
. d ?a / dz Dou z g/ ?0 (d ?a / dz) z
0 On obtient léquation du mouvement dun
oscillateur harmonique de pulsation N, la
fréquence de Brünt-Väisäla, telle que N2
g/ ?0 (d ?a / dz) Que se passe-t-il lorsque
N2 gt 0 N2 ? 0 N2 lt0
..
..
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Distribution selon la profondeur 4. Stabilité
statique de la stratification verticale
Quelques valeurs de N2 50 m 0,14 10-5 150 m
0,10 10-2 600 m 0,58 10-5
Exercice Calculer la période des oscillations
près de la thermocline, puis en dessous. Quelle
est la valeur de N2 dans la couche de mélange
? quelle est la période des oscillations dans
cette région ?
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(No Transcript)
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Hauteur stérique et topographie dynamique
Pour calculer les courants géostrophiques de
surface il suffit de connaître lintégrale
verticale de la densité, ce qui est possible à
partir des mesures de profils verticaux de
température et de salinité. La hauteur stérique
représente lexpansion en hauteur dune colonne
deau par rapport à une densité de référence. Les
courants sont déduits à partir dun niveau de
référence et à partir des gradients horizontaux
de la hauteur stérique. Par définition, on
définit la hauteur stérique référencée à partie
dun niveau donné par lintégrale de lanomalie
du volume spécifique (densité de référence est
prise pour T0C et S35). A la surface il
suffit aussi de connaître les dénivellations de
la surface de la mer par rapport à une surface
moyenne, le géoïde (surface équipotentielle du
champ de gravité terrestre, ou plus simplement la
surface moyenne qui correspond à la surface
théorique quaurait locéan au repos). Ces
dénivellations sont liées aux mouvements
océaniques de type marées, courants et
changements de pression barométriques. En
relation avec ces processus dynamiques, cette
surface est appelée topographie
dynamique. Connaissance du géoïde les erreurs
de hauteur du géoïde sont plus fortes que le
signal relatif à la topographie dynamique pour
les longueurs donde inférieures à 1500 km. A ces
échelles, les erreurs du géoïde sont de lordre
de /- 50 cm. A cause de cette méconnaissance
locale du géoïde, les satellites altimétriques
ont été positionnés sur des orbites répétitives
(tous les 9,9156 jours pour TOPEX/Poseidon par
exemple).
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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SSH (m)
Observations de TOPEX/Poseidon dans la région du
Gulf-Stream. Lorsquon fait la différence entre
le géoïde local et les données du satellite on
obtient la topographie dynamique qui est
caractéristique des courants océaniques. Quel
est lordre de grandeur du courant dans la région
du Gulf Stream si on fait lhypothèse
géostrophique ?
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Réponse dynamique de locéan
Propriétés dynamiques à léquateur f0 gt
variation de f avec la latitude, ? c vitesse de
propagation des ondes de gravité Exprimer à
laide de ces deux paramètres lordre de grandeur
des distances et des temps caractéristiques de la
dynamique équatoriale. Valeurs numériques c
1.5 m/s ? 2.3 10-11 m-1 s-1