Une nouvelle approche pour mesurer la composante verticale des courants océaniques

Abstract

National audienceComparées à leurs composantes horizontales (jusqu'à plusieurs dizaines de cm/s), les composantes verticales des courants océaniques sont généralement très faibles (quelques mm/s) dans toutes les régions du monde. En raison de leur rôle majeur dans la distribution verticale des propriétés physiques et biogéochimiques de l'eau de mer, leur connaissance est devenue une sorte de « graal » pour les océanographes. Cependant, leur mesure in-situ représente un véritable défi technique, même en utilisant des instruments sophistiqués tels que les ADCP. Dans ce contexte, nous développons un instrument alternatif, appelé le VVP (Vertical Velocity Profiler). Il s'inspire de plusieurs travaux qui exploitent la différence entre la vitesse verticale réelle Wr d'un planeur sousmarin (~dP/dt, du capteur de pression embarqué) et sa vitesse verticale théorique Wth extraite d'un modèle de vol (e.g. [1]). La vitesse verticale océanique Woc s'exprime ainsi par la simple différence Woc = Wr - Wth en tout point de la colonne d'eau. L’instrument utilise un propulseur qui l’entraîne jusqu'à une profondeur de consigne prédéfinie (jusqu’à 400m actuellement). Une fois la profondeur atteinte, le propulseur est stoppé et le profileur remonte alors lentement (~0,1 m/s) vers la surface sous le seul effet de sa flottabilité. Dans une eau au repos, l'équilibre mécanique entre la flottabilité et la traînée hydrodynamique se traduit par une vitesse verticale de remontée qui ne dépend que de la flottabilité du profileur, de sa géométrie et de la densité de l'eau de mer. Tout écart par rapport à cette vitesse théorique est alors interprété comme un signal de vitesse verticale océanique. Des essais en bassin d'essai, en soufflerie et en mer sont mis en œuvre depuis 2019 afin d'affiner la conception du prototype et d'établir définitivement les paramètres de son modèle de vol