Merle, Jacques

Picaut, Joël

Servain, J.

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C. R. Acad. Sc. Paris, t. 294 (29 mars 1982) Série II - 789 
OCEANOGRAPHIE PHYSIQUE. - Mise en éuidence d'un couplage h longue distance 
entre le vent et la température de surfuce dans L'Atlantique Équatorial. Note (*) de Jacques 
!Servain, Joël Picaut et Jacques Merle, présentée par Henri Lacombe. 
L'itude des vents et des températures marines superficielles relevées de 191 1 à 1972 par les navires marchands 
fréquentant l'Atlantique Equatorial met en évidence une notable variabilité des anomalies mensuelles des valeurs 
de ces facteurs. L'analyse de la corrélation entre les anomalies mensuelles, d'une part, de la tension du vent sur 
les deux bords de l'océan equatorial et, d'autre part, de la tempkrature dans le Golfe de Guinée permet 
d'apprécier l'importance relative de l'influence des vents locaux et des vents lointains sur l'étal thermique de cette 
partie de l'océan. Les résultats obtenus montrent que l'effet local est faible et que la réponse thermique 
superficielle du Golfe de Guinée à l'action du vent sur l'ouest de l'océan équatorial est déterminante. Ce résultat 
est compatible avec l'hypothkse théorique de Moore et coll. [l] qui suggèrent qu'une onde équatoriale de Kelvin 
est l'agent principal du couplage entre les vents et l'état thermique marin de part et d'autre du bassin Atlantique 
tquatorial. 
PHYSICAL OCEANOGRAPHY. - Evidence of a Remote Coupling between Wind and Surface Temperature 
in the Equatorial Atlantic. 
Analyses of sea surface temperatures and wind data collected in the Equatorial Atlantic from 191 1 to  1972 by 
merchant ships show a notable variability of the monthly anomalies of these parameters. Theimportance of remote 
!i>rcing and local forcing is studied by analyses of correlation between: (a)  the wind stress monthly anomalies on 
Iwth sides of the equatorial basin and (b)  sea surface temperature monthly anomalies in the Guinea Gulf: The 
results obtained indicate that local forcing is small compared to  remote forcing. This conclusion supports the 
rheoretical idea of Moore et al. [l] who suggest that an equatorial Kelvin wave could be the agent of the remote 
lbrcing from the western to the eastern Equatorial Atlantic. 
INTRODUCTION. - Les variations de la température marine superficielle dans l'Atlantique 
Est Équatorial (Golfe de Guinée) ont des répercussions importantes sur la pêche 121 et sur 
la climatologie des pays environnants [3]. Aussi ont-elles été l'objet de nombreux travaux 
théoriques et expérimentaux : quelques mécanismes ont été récemment proposés pour 
expliquer ces variations de température. Mais si tous les auteurs sont maintenant persuadés 
d'une action directe de la tension du vent sur l'anomalie thermique de l'océan, certains 
([4], [5]) soutienqent .que, pour la région en cause, la perturbation thermique est due 
principalement aux vents locaux, tandis que d'autres [l] lui attribuent une origine 
lointaine : la tension zonale du vent dans.la partie occidentale de la zone équatoriale de 
l'Atlantique. Le but de notre étude est de rechercher sur la base des données existantes si 
l'origine des perturbations de l'état thermique, dans le Golfe de Guinée, est locale ou 
lointaine. 
MÉTÉOROLOGIE ET  TAT THERMIQUE MARIN DANS LA ZONE D'ÉTUDE. - La météorologie du 
Golfe de Guinée est dominée par des vents de secteur Sud liés à l'anticyclone de Sainte- 
Hélène. Ces vents franchissent l'iquateur et, à l'approche de la côte africaine, sont déviés 
vers l'Est sous l'influence des basses pressions du Sahara. Dans la partie occidentale de 
l'Atlantique Équatorial, les vents de secteur Est s'intensifient [6] : la tension du vent est en 
moyenne au moins deux fois plus grande que dans la partie orientale. Dans le Golfe de 
Guinée, l'une des caractéristiques de la répartition thermique marine de surface est 
l'apparition chaque année, entre juin et octobre, d'un upwelling important : 
(a)  le long de la côte Nord du Golfe de Guinée [7]; 
(b)  le long de la côte occidentale d'Afrique au sud de l'équateur [SI; 
(c) dans la zone équatoriale [9]. 
DONNEES UTILIS~ES. - Dans VA tlantique Équatorial, de nombreuses campagne 
océanographiques (Equalant, 1968; Gate, 1973-1974; PEMG-CIPREA, 1978-1979) ont été 
, 
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W'W 50. 40. JO' 2CP 10. D' IO'E 
Fig. 1. - Situation des aires étudiées. Les grisés représentent les zones de fortes densités d'observations le long 
des principales routes de navigation. Les fleches schématisent le régime des vents. D'après Hastenrath et 
Lamb [6]. 
complétées par des séries d'observations côtières collectées depuis une trentaine d'années 
par les Centres de Recherches Océanographiques, principalement par ceux de 
l'O. R. S.T. O. M. 
Depuis peu, sont venues s'ajouter les observations historiques de navires marchands 
archivées par le National Climatic Center des États-Unis. S. Hastenrath a vérifié et 
moyenne les données collectées de vent et de température de surface de la mer, par carrés 
de 5" de côté et par mois, pendant la période 191 1-1972. Cet auteur nous a aimablement 
fourni son fichier pré-traité. La densité des informations n'est pas homogène dans le temps 
et les seules séries chronologiques continues s'étalent de 1923 à 1938 et de 1964 à 1969. Par 
ailleurs, la densité spatiale des données n'est pas non plus homogène : elle est maximale 
le long des routes de navigation (en grisé : j ig.  1). Nous portons plus spécialement notre 
attention ici sur les parties nord et ouest du Golfe de Guinée (repérées respectivement par 
(( GN )) et (( GW )) sur la figure 1) ainsi que sur la zone équatoriale de la partie ouest de 
l'océan (repérée par (( BR )) sur cette même figure). 
Nous définissons l'anomalie mensuelle d'un paramètre comme étant la différence entre 
la valeur moyenne observée pendant 1 mois défini d'une année particulière et la moyenne 
des valeurs afférentes à ce mois pour toutes les années de la série de mesures. Nous avons 
ainsi évalué les anomalies mensuelles des températures de surface de la mer et de tensions 
du vent, pour chacune des trois aires précédentes. 
ANALYSE ET RESULTATS. - L'analyse faite nous a permis de constater que l'anomalie 
thermique mensuelle de surface évoluait de façon similaire dans toute la zone du Golfe de 
Guinée et qu'elle ne semblait pas être reliée aux anomalies mensuelles de surface relevées 
dans d'autres régions de l'Atlantique (en particulier les zones du courant des Canaries au 
Nord et du courant de Benguela au Sud) : il s'agit donc d'un phénomène limité 
principalement à la zone équatoriale. Nous avons alors recherché s'il y avait une liaison 
'entre les anomalies thermiques dans le Golfe de Guiqée et celles du champ de tensions du 
vent soit local, soit éloigné selon la suggestion de Moore et coll. [l]. Localement, la 
corrélation entre les anomalies mensuelles de la tension du vent z, (vers l'Est) ou z, (vers 
le Nord) et l'anomalies mensuelle de température de surface dans le Golfe de Guinée (zones 
GN )) et (( GW n) est négligeable, pour un déphasage de temps nul (courbes c et d de la 
figure 2).L'absence de corrélation (avec décalage) significative est confirmée par l'étude des 
spectres croisés. Par contre, la corrélation entre les anomalies mensuelles de tension zonale 
z, du vent près de la côte Nord du Brésil (zone (( BR n) et les anomalies mensuelles de 
température dans les zones (( GN )) et (( GW )) est hautement significative pour un 
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0.6 1 
-12 -10 -8 -6 -4  -2 O 2 4 6 8 10 
DECALAGE EN MOIS 
2 
Fig. 2. - Corrélation avec décalage temporel entre : courbe a : l'anomalie de la composante zonale de la tensior 
du vent dans la zone BR )) avec l'anomalie de la température de surface de la zone <( GW D; courbe b : 
l'anomalie de la composante zonale de la tension du vent dans la zone (( BR )) avec l'anomalie de la 
température de surface dans la zone (( GN D; courbe c : l'anomalie de la composante zonale de la tension du 
vent dans la zone GW )) avec l'anomalie de la température de surface de la zone (( GW )); courbe d : 
l'anomalie de la composante méridienne du vent dans la zone (( GW n avec l'anomalie de la température de 
surface de la zone (< GW n. 
déphasage proche de 1 mois (courbes a et b de la figure 2). Cette corrélation est confirmée 
par l'analyse des spectres croisés qui donne un retard de l'ordre du mois pour les périodes 
oh la cohérence dépasse le seuil de confiance de 80% (T=3 mois et T 2 5  mois). 
INTERPRÉTATION ET DISCUSSION. - Un accroissement (diminution) de l'anomalie de Ia 
tension du vent dans la partie ouest de l'Atlantique Équatorial est donc suivi, quelques 
semaines plus tard, par une température de surface inférieure (supérieure) à la normale 
dans tout le Golfe de Guinée. I1 s'agit donc là d'un phénomène de couplage à longue 
distance entre une action atmosphérique (le vent) et une réponse océanique (la température 
de surface de la mer). Ce couplage à longue distance est issu d'un couplage local originel 
dans la régioh BR qui ne peut être mis en évidence, faute de données suffisantes en 
immersion [lo]. 
Nos résultats semblent donc infirmer une cause essentiellement locale à la variabilité de 
l'anomalie thermique mensuelle de surface dans la partie est de l'Atlantique Équatorial. 
Par contre, la très bonne corrélation, ainsi que la valeur du déphasage observé, entre 
l'anomalie mensuelle de tension zonale du vent près des côtes brésiliennes et l'anomalie 
mensuelle de temp6rature de surface dans le Golfe de Guinée est en faveur de l'hypothèse 
d'un processus équatorial du type de celui imaginé par Moore et coll. [l] : des ondes 
Cquatoriales de Kelvin seraient les véhicules de modifications thermiques causées par le 
vent de la partie occidentale de.l'Atlantique équatorial vers sa partie orientale. Si tel est 
le cas, la vitesse de propagation que nous pouvons ainsi estimer, environ 1 m. s-', 
correspcndrait à la vitesse du second mode barocline ou plus vraisemblablement à une 
combinaison des premiers modes baroclines. A I'échelle saisonnière, ce schéma théorique 
semble, par ailleurs, confirmé par des analyses détaillées de température de la mer le long 
des côtes Nord et Sud du Golfe de Guinée [ll]. 
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CONCLUSION. - L'étude présentée corrobore l'existence d'un couplage lointain (Moore 
et coll. [l]) entre l'anomalie mensuelle de la composante zonale de la tension du vent au 
large des côtes brésiliennes et l'anomalie mensuelle de la température de surface dans tout 
le Golfe de Guinée. Le déphasage relevé entre ces deux catégories kévènements (environ 
1 mois) permet d'envisager, pour des situations extrêmes, une possibilité de prédiction à 
court terme de I'évolution des températures océaniques dans le Golfe de Guinée, prédiction 
intéressante pour la pêche, mais surtout pour la pluviométrie de l'Afrique Occidenkale. A 
ce propos il est intéressant de noter que pendant l'année 1968, qui marqua le début d'une 
intense période de sécheresse dans les régions du Sahel [3], l'été, très défavorable pour la 
pêche, a été caractérisé par une absence d'upwelling, et, par conséquent, par de fortes 
pluies sur le Golfe. L'examen des anomalies de tension locale du vent ne montre aucune 
concordance avec cet événement; par contre, on a noté, 1 mois auparavant, une importante 
diminution de l'anomalie de tension zonale du vent au large du Brésil. 
(*) Remise le 15 février 1982. 
[l] D. MOORE et coli., Geophys. Res. Let., 5, (S), 1978, p. 641-648. 
[2] A. BAKUN, Nature, 271, 1978, p. 147-150. 
[3] P. J. LAMB, Monthl. Weasth. Rev., 106, 1978, p. 482-491. 
[4] S. G. H. PHILANDER, J. Mar. Res., 37, (l), 1978, p. 23-33. 
[5] S. G. H. PHILANDER, Tellus, 33, 1981, p. 204-210. 
[6] S. HASTENRATH et P. LAMB, Climatic Atlas of the Tropical Atlantic and Eastern PaciJc Oceans, Université 
f7] R. W. HOUGHTON, J. Phys. Oceanogr., 6, (6), 1976, p. 909-924. 
[SI J. M. GUILLERM, Thèse d'Uniuersité, Brest, 1981, p. 1-203. 
[9] B. VOITURIEZ, IODE Int. Symposium on Coastal Upwelling ojLos Angeles, US., 1980. 
[lo] J. MERLE, J. Phys. Oceanogr., 10, (3), 1980, p. 464-469. 
[Il] J. PICAUT, J. Phys. Oceanogr. (soumis). 
du Wisconsin, 1977, 112 p. 
. 
J. S. et J. P. : Laboratoire d'Océanographiephysique, 
Uniuersité de Bretagne Occidentale, 29283 Brest Cedex: 
J. M. : O.R.S. T.O.M., L.O.P.-Muséum national d'Histoire naturelle, 
75231 Paris Cedex 05. 


Mise en évidence d'un couplage à longue distance entre le vent et la température de surface dans l'Atlantique équatorial

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