Dynamique des couches océaniques supérieures en termes de théorie de la quasigeostrophie de surface

Résumé Dans cette étude, la relation entre la dynamique intérieure et de surface pour des flux non linéaires barocliniquement instables est examinée en utilisant les concepts de vorticité potentielle. Tout d'abord, il est démontré que les flux barocliniquement instables présentent la propriété que les anomalies de vorticité potentielle à l'échelle des méso et sous-mésoscales dans l'intérieur de l'océan sont fortement corrélées aux anomalies de densité en surface. Ensuite, en utilisant l'inversibilité de la vorticité potentielle, la dynamique est décomposée en termes d'une solution forcée par la vorticité potentielle tridimensionnelle (3D) et d'une solution forcée par la condition aux limites de surface en densité. Il est constaté que, dans les couches océaniques supérieures, le flux équilibré induit uniquement par la vorticité potentielle est fortement anticorrélé avec celui induit uniquement par la densité de surface avec une dominance de cette dernière. La principale conséquence est que les mouvements équilibrés en 3D peuvent être déterminés uniquement à partir de la densité de surface et des caractéristiques de la stratification à l'échelle du bassin en résolvant une équation elliptique. Ces propriétés permettent la possibilité de reconstruire le champ de vitesse équilibré en 3D des couches supérieures à partir de la simple connaissance de la densité de surface en utilisant un modèle plus simple, c'est-à-dire un modèle quasigeostrophique de surface « efficace ». Tous ces résultats sont validés par l'examen d'une simulation d'équation primitive reproduisant la dynamique du Courant circumpolaire antarctique.