Impact des vagues sur la circulation océanique

Abstract

Whole manuscript in english.Additional introduction and short conclusion in french.The purpose of this thesis is to study the impact of waves on the ocean circulation. The wave part is separated from the mean current and both are described differently. Many aspects are investigated. In the first part, the surface drift is analyzed with a one-dimensional model, with the use of a parameterization of the mixing induced by wave breaking. It appears that the Stokes drift of the waves generally dominates the Ekman drift at the surface. This description agrees with the orders of magnitude of the observations of turbulent kinetic energy dissipation, of Eulerian currents and of Lagrangian drifts. However, many aspects of this description, the Stokes-Coriolis effect for instance, have not been validated yet by observations. One reason is that one need a data set fully Eulerian or fully Lagrangian, long enough to allow the filtering out of other processes, with simultaneous observations of waves. A second part deals with the impact of waves on the mixing, and more particularly on the mixed layer depth. The diurnal mixed layer shows much sensitivity to the sea state. A waves reanalysis is used to estimate the parameters important for this mixing, as well as their global scale distributions. Finally, the waves / mean flow separation is studied close to the surf zone, and is compared to the other descriptions of the surf zone and inner-shelf dynamics. In particular, the impact of the waves non-linearity on the Lagrangian transports is evaluated.L'objectif de cette thèse est d'analyser l'impact des vagues sur la circulation océanique. La partie vagues est séparée du courant moyen et les deux sont décrites différemment. Divers aspects sont abordés. Dans la première partie, la dérive en surface est analysée à l'aide un modèle à 1 dimension, avec l'utilisation d'une paramétrisation du mélange lié au déferlement des vagues. Il apparaît que la dérive de Stokes des vagues domine la dérive d'Ekman en surface. Cette description apparaît cohérente avec les ordres de grandeurs des observations de dissipation d'énergie cinétique turbulente, de courants eulériens et de dérives lagrangiennes. Cependant, plusieurs aspects de cette description, l'effet Stokes-Coriolis par exemple, n'ont pas encore été validés par des observations. Une deuxième partie aborde l'impact des vagues sur le mélange et en particulier sur la profondeur de la couche de mélange. La profondeur de la couche de mélange diurne apparaît très sensible à l'état de mer. Une réanalyse de vagues est utilisée pour évaluer l'ordre de grandeur des paramètres importants pour ce mélange, ainsi que la distribution de ces paramètres à l'échelle globale. Enfin, la séparation des vagues et du courant est étudiée en zone côtière, aux abords de la zone de déferlement, et est comparée aux autres descriptions de la dynamique de la zone littorale et de ses abords immédiats. En particulier, l'impact de la non-linéarité des vagues sur les transports lagrangiens est évaluée