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Soutenance

Olivier Torres (LSCE)

Titre : Représentation des flux turbulents à l’interface air-mer et impact sur les transports de chaleur et d’eau dans un modèle de climat

Date et heure : Le 07-01-2019 à 14h00

Type : thèse

Université qui délivre le diplôme : UVSQ

Lieu : CEA L'Orme des merisiers - Bâtiment 772 (au rez de chaussée) - Amphithéâtre Bloch - 91 Gif sur Yvette
Membres du jury :

Mr Didier Swingedouw, Directeur de recherche, CNRS/EPOC - Rapporteur

Mme Fleur Couvreux, Directrice de recherche, CNRM/GAME - Rapporteur

Mme Danièle Hauser, Professeure, LATMOS-IPSL/CNRS/SU/UVSQ - Examinateur

Mme Aurore Voldoire, Chercheuse, CNRM/GAME - Examinateur

Mr Frédéric Hourdin, Directeur de Recherche, LMD-IPSL/CNRS/UPMC - Examinateur

Mme Pascale Braconnot, Directrice de recherche LSCE-IPSL/CEA - Directrice de thèse

Mr Olivier Marti, Chercheur LSCE-IPSL/CEA - Invité

Résumé :

Les flux turbulents à l’interface air-mer représentent le lien entre l’océan et l’atmosphère et jouent donc un rôle majeur dans le système climatique. Dans les modèles de climat, les processus turbulents sont des processus sous-maille, non résolus explicitement, et doivent donc être paramétrés. Ils sont estimés à partir des variables d’états atmosphériques et océaniques au moyen de modèles mathématiques qu’on nomme « paramétrisations bulk ». Ce travail de thèse a pour objectif de caractériser et comprendre les liens entre la représentation des flux turbulents à l’interface air-mer et le fonctionnement d’un modèle de climat à différentes échelles de temps dans les régions tropicales. Pour étudier ces liens, j’ai développé une stratégie de modélisation utilisant un modèle 1D atmosphérique (SCM), un modèle de circulation générale océanique (OGCM) où atmosphérique (AGCM) et un modèle couplé (GCM). L’analyse des simulations SCM permet d’étudier la réponse directe d’un modèle à la modification de la paramétrisation des flux turbulents. On montre que cette dernière régule la quantité d’eau, d’énergie et de quantité de mouvement disponible pour le système et donc son fonctionnement. Elle représente plus de 60 % des différences de flux de chaleur latente simulées entre deux modèles de climat dans les périodes convectives. L’impact spatial de la paramétrisation des flux turbulents est étudié au travers des simulations AGCM. Elles mettent en évidence le lien entre la paramétrisation, son effet sur les gradients d’humidité et température à grande échelle, et donc son influence sur la circulation atmosphérique. L’étude des simulations OGCM souligne quant à elle le rôle principal du vent pour le fonctionnement des océans tropicaux. Si le vent pilote les variations de SST dues à son impact sur la dynamique océanique et principalement sur le sous-courant équatorial, l’humidité, la température et les flux radiatifs n’influencent quant à eux que la surface océanique et sont donc d’une moindre importance. Enfin, l’analyse des simulations GCM met en évidence les rétroactions et l’ajustement engendrés par la modification des flux turbulents. Lors du couplage des deux composantes l’océan agi comme un tampon et absorbe la modification des flux turbulents ce qui entraine une modification de la SST. L’ajustement qui se produit entraine une modification des variables atmosphériques qui amène à un nouvel état d’équilibre du système. La paramétrisation des flux turbulents de surface agit au premier ordre sur l'équilibre énergétique d'un modèle couplé et peut donc amener à des climats simulés différents. Cette étude étant centrée sur les tropiques, une perspective intéressante serait d’étendre l’étude de la représentation des flux turbulents à d’autres échelles spatio-temporelles (i.e. zones extratropicales/fréquence journalière). Cela permettrait de valider le fonctionnement  systématique des paramétrisations définies dans cette thèse à l’échelle globale.       

Contact :
olivier.torres@lsce.ipsl.fr
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