Soutenance

Les processus qui se déroulent à l'interface air-mer ont une importance cruciale pour les cyclones tropicaux (TCs).

Les TCs tirent leur énergie de la chaleur de l’océan superficiel mais induisent aussi un refroidissement en surface : le sillage froid (ou Cold Wake CW) qui exerce une rétroaction négative sur leur intensité.
Cette thèse détaille tout d’abord les processus impliqués dans le refroidissement de surface ainsi que les caractéristiques du cyclone et de l’océan qui en contrôlent l’amplitude.

Trois processus principaux participent à la CW : le mélange vertical, les flux de chaleur en surface (dominés par l’évaporation) et l’advection.
Le mélange vertical homogénéise les eaux chaudes de surface et les eaux froides sous-jacentes, refroidissant la surface tout en réchauffant la sub-surface. Il est responsable de la majeure partie du refroidissement sous le TC et est donc le processus clé de la rétroaction de la CW. Les flux de chaleur contribuent peu au refroidissement sous le TC, mais ils refroidissent sur de larges régions. Enfin, l'advection horizontale fait diverger les eaux chaudes en surface et participe à modifier la forme de la CW.

L'amplitude de la CW augmente en moyenne avec la puissance des vents intégrée pendant le passage du TC. Cependant, pour une puissance de TC donnée, l'état de l'océan de sub-surface module l'amplitude de la CW d'un facteur 10 ! Dans cette thèse, un indice mesurant l’énergie potentielle associée à la stratification océanique est proposé ; il permet de décrire le contrôle de la CW par l'océan de sub-surface.

Ces résultats ont été obtenus grâce à un dispositif expérimental simulant la réponse océanique aux TCs à un coût numérique modéré. Cette approche permet une analyse statistique des caractéristiques des CWs induites par les 3,000 TCs observés sur les 30 dernières années.
En modélisant la réponse océanique aux TCs directement dans un modèle de circulation océanique mondiale, le dispositif expérimental permet aussi de faire le lien entre les processus océaniques à l’échelle des TCs et leur effet sur l'océan à l'échelle climatique. Il a été suggéré que la chaleur injectée en sub-surface par le mélange vertical sous les TCs peut modifier le transport de chaleur océanique global (OHT). Cependant, les anomalies chaudes injectées en sub-surface par les TCs en été ne pénètrent guère au-delà de la thermocline saisonnière. L'approfondissement de la couche mélangée en hiver conduit ces anomalies chaudes à être réinjectées dans l'atmosphère, ce qui limite considérablement l’influence des TCs sur l’OHT. En revanche, les flux de chaleur sous les TCs refroidissent significativement les bassins cycloniques en été. Associé au réchauffement hivernal évoqué ci-dessus, ce processus réduit d’environ 10% l’amplitude du cycle saisonnier de température dans les bassins cycloniques.

Finalement, la thèse ouvre des perspectives pour comprendre comment les modifications océaniques liées à la variabilité climatique naturelle et anthropique peut moduler l'activité cyclonique.