Atelier national sur les nuages polaires

24/06/2025 09:00

SIRTA / ICEO : Journée Scientifique 2025

24/06/2025 09:00

Evénement de clôture projet FAIR-EASE

12/06/2025 09:00

Geoinformatics Data Acquisition, Processing, Quality Assessment and Geological Prospects

20/10/2023 12:30

Kuo-jen Chang est Professeur à la Taipei University of Technology.

Impact of finescale currents on biogeochemical cycles in a changing ocean

20/10/2023 11:00

Marina Lévy, LOCEAN-IPSL.

Eddies and Linear Kinematic Features: How do they re-shape Sea-Ice Growth and ocean dynamics in the Arctic?

19/10/2023 11:00

Josue Martinez Moreno, Ifremer.

Mise à l'échelle des processus hydrologiques pour les modèles de surface continentale, de la modélisation 3D intégrée au modèle de réservoir : Application au bassin du Little Washita

08/07/2022 14:00

Le cycle de l’eau étant un élément moteur du climat, modéliser avec exactitude les différents flux hydrologiques continentaux constitue un enjeu majeur de la modélisation climatique. Ces flux sont modélisés au sein des modèles de surface continentale (nommés LSM) dont la résolution horizontale est de l’ordre de la centaine de kilomètres. À cette échelle, la représentation de l’hydrologie continentale est simplifiée : les écoulements latéraux sont conceptualisés au travers de réservoirs, et leur influence sur la distribution spatiale de la teneur en eau des sols est négligée. De telles simplifications introduisent des biais sur le calcul du flux évapotranspiratoire, ainsi que du débit en rivière. Un consensus est par conséquent observé au sein de la communauté scientifique sur le besoin d’améliorer la représentation de l’hydrologie dans les LSM.

Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de mettre en œuvre une démarche de mise à l’échelle des processus hydrologiques pour les LSM, allant de la modélisation 3D intégrée au modèle de réservoirs. Appliquée au bassin du Little Washita (Oklahoma, USA), cette démarche s’articule en trois étapes de réduction de dimensionnalité. En premier lieu, une simulation 3D de référence est conduite sur vingt années à l’aide d’un code intégré à base physique. Le modèle 3D est ensuite réduit à un modèle 2D de versant équivalent. Une troisième étape consiste en la réduction, au moyen d’hypothèses simplificatrices, du modèle 2D à un modèle conceptuel de réservoirs. Enfin, une simulation de colonne 1D est conduite à l’aide d’un LSM. Une comparaison avec le résultat du modèle conceptuel issu de la démarche de mise à l’échelle permet de dégager différentes pistes de développement de l’hydrologie des LSM.

The South Atlantic Ocean circulation and its variability at different scales

03/06/2022 10:30

The ocean, like the atmosphere, is a key component of the climate system redistributing heat from lower to higher latitudes. Also, it has absorbed the majority of the anthropogenic heat through its large heat capacity. The Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) is the main mechanism in how the ocean redistributes heat and other properties across this basin. The AMOC has historically received special attention in its northern basin due to its large contribution to the global circulation and influence over the climate in Europe and North America.
Over the last decade, the efforts to observe the global ocean and the South Atlantic have increased, as this basin has the unique characteristic to export heat to the northern hemisphere across the equator and connect the AMOC with the other ocean basins. This Ph.D. thesis aims to understand new insights from the South Atlantic Ocean circulation from a physical oceanography perspective, using the exponentially growing number of observations provided by the deployment of Argo floats, ship-based hydrography, and satellite observations. The study uses different new analyses applied to the ocean and to a recently released atmospheric reanalysis. The Ph.D. work has focused on three different aspects of the South Atlantic Circulation. In the first part, it has aimed to assess the meridional volume, freshwater, and heat (MHT) transports at 34.5°S in the South Atlantic in the first GO-SHIP hydrographic transect at this latitude that took place in January 2017. An upper and an abyssal overturning cell are identified with a strength of 15.64 ± 1.39 Sv and 2.4 ± 1.6 Sv, respectively. The net northward MHT is 0.27 ± 0.10 PW, increasing by 0.12 PW when we remove the observed mesoscale eddies with a climatology derived from the Argo floats data set. We attribute this change to an anomalous predominance of cold-core eddies during the cruise period. The zonal changes in water masses properties and velocity denote the imprint of exchange pathways with both the Southern and the Indian oceans. During the second part of the Ph.D., the analysis focused on the Brazil-Malvinas Confluence, which is the region where opposing and intense western boundary currents, major contributors of the AMOC, meet along the Southwestern Atlantic slope.
Based on shipborne observations combined with satellite data and an eddy tracking algorithm, we analyze the cross-shelf exchanges during May 2016. Two types of shelf water export were observed triggered by mesoscale dynamics: one was the export of shallow Rio de la Plata Plume waters driven o-shelf by the retroflection of the Brazil Current. An additional type of o-shelf transport consisted of a subsurface layer of Subantarctic Shelf Waters that subducted at the Confluence. We show that geostrophic currents derived from satellite altimetry over the slope can be useful to track this subsurface shelf-water export as they are significantly correlated with absolute velocity measurements at this depth. Moreover, Argo temperature and salinity profiles show evidence of these two types of shelf water export, suggesting this is a relatively frequent phenomenon. The last part of the study consisted of studying the natural coupled variability of ocean and atmosphere by applying the Multichannel Singular Spectrum Analysis (MSSA) to the ERA5 dataset. We identified prominent interannual oscillations of 12.8 and 5.3 year periods, characterized by a basinwide southwest-northeast anticlockwise propagation pattern. The novelty of these results relies on that MSSA allows characterizing the spatiotemporal evolution of the variability mode.

Analyse numérique à haute résolution de l'interaction surface-rivière-plaines d'inondation-atmosphère dans le bassin de La Plata Basin

26/04/2022 15:00

Les plaines d’inondation tropicales sont des régions inondées temporairement ou en permanence dû au débordement des rivières sur des zones de faible relief. Les plaines d’inondation peuvent avoir un régime annuel d’inondation prévisible ce qui en fait d’importants écosystèmes avec une riche biodiversité qui fournissent de nombreux services écologiques. Le Pantanal, l’une des plus grandes plaines d’inondation au monde, est la région d’étude de cette thèse. L’objectif est de développer un schéma de plaines d’inondation pour le modèle de surface ORCHIDEE compatible avec des modèles atmosphériques à haute résolution pour les raisons suivantes :

(1) pour améliorer la représentation de l’impact des plaines d’inondation sur les cycles de l’eau et de l’énergie dans ORCHIDEE,

(2) étudier la dynamique des plaines d’inondation du Pantanal

et (3) évaluer l’impact des plaines d’inondation sur les interactions sol-atmosphère sur cette région.

Dans un premier temps, la version originale à basse résolution des plaines d’inondation dans ORCHIDEE a été utilisée pour montrer l’importance d’inclure les plaines d’inondation dans les modèles de surface parce que cela améliore la représentation du cycle de l’eau et permet de représenter des flux plus réalistes entre la surface et l’atmosphère.

Le schéma de plaines d’inondation à haute résolution développé dans cette thèse est basé sur la construction d’un graphe de routage des rivières sur une grille atmosphérique utilisant des modèles numériques de terrain conditionnés hydrologiquement à haute résolution via le concept d’Unité de Transfert Hydrologique (HTUs). Un outil de pré-traitement flexible et parallélisé a été développé pour faciliter et améliorer la construction du graphe de routage des rivières sur différents types de grilles atmosphériques ce qui facilite l’intégration de données additionnelles qui sont requises pour la représentation des plaines d’inondation. Ce schéma doit faire face à de nouvelles problématiques liées à la résolution telles que la possibilité pour un HTU d’inonder ses voisins. Ce schéma a été validé en comparaison avec des observations et avec la version précédente dans ORCHIDEE.

La comparaison des simulations avec et sans plaines d’inondation forcées par des forçages atmosphériques à différentes résolution a permis d’évaluer :

(1) l’impact des plaines d’inondation sur les variables en surface

et (2) comment la résolution affecte la simulation de la dynamique des plaines d’inondation.

Le schéma des plaines d’inondation à haute résolution a été utilisé dans une simulation du modèle RegIPSL (modèle couplé entre ORCHIDEE et WRF) pour étudier comment celui-ci modifie les interactions surface atmosphère sur la région du Pantanal et comment il impacte localement ou à distance sur le climat d’Amérique du Sud.

La thèse a été réalisée en cotutelle entre l’Institut Polytechnique de Paris et l’université de Buenos Aires.