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Polynie des eaux du Nord: estimation des bilans et de la circulation à partir d'un modèle inverse simple.

Rail, Marie-Emmanuelle (2005). Polynie des eaux du Nord: estimation des bilans et de la circulation à partir d'un modèle inverse simple. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 167 p.

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Résumé

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L'objectif de ce mémoire est de parvenir à une meilleure compréhension de la circulation océanique et du transport de la chaleur à l'intérieur de la polynie des Eaux du Nord. Il est basé sur les données acquises au cours du programme international NOW pendant les mois d'avril, mai et juin 1998 ainsi qu'en septembre 1999. Le travail est divisé en quatre étapes. Premièrement, les courants totaux sont obtenus à partir du calcul des courants géostrophiques (méthode dynamique) ainsi que des courants du niveau de référence (méthode inverse). Deuxièmement, les transports de chaleur, de sel et d'eau douce sont calculés le long de trois transects traversant la polynie. Troisièmement, des estimations du patron de circulation générale de la polynie sont obtenues à partir d'un modèle à boîtes simple et finalement, le modèle a permis de calculer les flux de chaleur en surface de la polynie. Pour réaliser la première étape de ce travail, les courants géostrophiques sont obtenus à l'aide de la méthode dynamique. Les vitesses sont calculées sur toute la section en utilisant un niveau de référence situé au fond plutôt qu'à une profondeur intermédiaire (généralement 200 m). Une estimation des courants du niveau de référence à l'intérieur de la polynie NOW est obtenue à partir d'une variante de la méthode inverse présentée par Wunsch (1977 et 1978). Les transports volumiques fournis par ces courants varient entre 0.60 Sv et 0.82 Sv en direction sud pour les quatre mois à l'étude. Ces données sont comparables avec les valeurs moyennes publiées dans la littérature. Les transports de sel varient entre 19.9x106 et 27.4x106 kg S-l et ceux de l'eau douce entre 0.023 et 0.057 Sv. Ces dernières valeurs sont également similaires à celles de la littérature. Les transports de chaleur à travers la section la plus au sud varient entre 0.67xl012 et 2.11xl012 W et sont moins élevés que ceux estimés par Muench (1971). Pour déterminer le patron de circulation générale de la polynie, la région est représentée sous forme d'un modèle à boîtes similaire à celui utilisé par Wunsch et Minster (1982), mais considérant les trois dimensions. À l'intérieur du modèle, les mouvements du volume, du sel et de la chaleur sont gouvernés par l'équation d'advection-diffusion (équation 5.1) et respectent les principes de continuité. Les vitesses et les coefficients de diffusion, variables inconnues, sont déterminés par méthode inverse. Les flux de chaleur entre l'océan et l'atmosphère sont laissés libres dans la couche de surface. Le tout a fourni une image de la circulation interne sur quatre mois. Peu de variations sont observables entre les mois d'avril et de mai. La circulation induite par le modèle est essentiellement du nord vers le sud et de l'est vers l'ouest dans les quatre cents premiers mètres. Sous ce niveau, elle s'inverse et l'eau semble parcourir le chenal central du sud vers le nord. La circulation obtenue au mois de juin est plus complexe, mais demeure principalement axée nord-sud. Elle semble présenter des tourbillons au niveau des transects 4 et 5 et la remontée d'eau en direction nord dans le chenal central n'apparaît plus aussi clairement. Au cours de l'automne, la circulation reprend un patron beaucoup plus similaire à celui du printemps avec une forte dominance nord-sud et est-ouest dans les couches de surface et intermédiaires et du sud vers le nord en profondeur. Le modèle a permis d'identifier une zone de « upwelling » en avril et en juin le long des côtes du Groenland. Les flux de chaleur en surface obtenus pour les mois d'avril (-46 et -61 W m-2), mai (+2 W m-2) et septembre (-23 et +5 W m-2) sont du même ordre de grandeur que ceux que l'on retrouve dans la littérature. Par contre, un résultat du mois de mai et ceux du mois de juin ne correspondent pas. La littérature prévoit des flux positifs en cette période, c'est-à-dire un gain de chaleur par l'océan. Or les valeurs calculées (mai: -33 W m-2; juin: -24 et -29 W m-2) indiquent plutôt une perte. Puisque les flux de radiation en surface sont plus importants en mai et juin qu'en avril et septembre, il est possible que ce débalancement soit causé par leur absence dans les bilans.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Gratton, Yves
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: polynie; transport; sel; océan Arctique; courants géostrophiques
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 22 juin 2012 17:33
Dernière modification: 17 mars 2016 13:58
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/420

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