Asymétrie du transport d'Ekman d'un jet océanique forcé par le vent

Duquette, Kevin (2021). Asymétrie du transport d'Ekman d'un jet océanique forcé par le vent. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 47 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: La majorité des formulations suggérées pour une couche d'Ekman non-linéaires proposent une asymétrie grandissante entre le pompage positif et négatif au fur et à mesure que le nombre de Rossby (_ = _= f0) augmente. Ici, une asymétrie similaire est considérée en utilisant une modélisation des grands tourbillons _ Large Eddy Simulation _ pour un domaine idéalisé. Un vent ayant une forme sinusoïdale est appliqué à la surface d'un domaine périodique avec une résolution uniforme et isotrope de taille _x = _y = _z = 3m. Les solutions démontrent que l'asymétrie se développe même sans présence de courant géostrophique pré-existant. La présence d'un fort forçage à la surface permet une advection fortement non-linéaire dans la couche d'Ekman. Les vitesses verticales positives sont affaiblies alors que les vitesses verticales négatives sont amplifiées. On observe aussi un nombre important d'ondes quasi-inertielles sous le forçage anticyclonique lorsque la valeur du nombre de Rossby approche l'unité. À cette valeur, une transition plutôt soudaine s'effectue entre un régime dominé par la présence d'ondes quasi-inertielles et un régime dominé par la présence d'un jet. Ceci suggère que le nombre de Rossby caractérisant l'écoulement doit tenir compte d'une partie due au forçage. Dans le cas d'un forçage sinusoïdal, ces deux nombres semblent être également additifs pour caractériser la non-linéarité. Une interprétation, des phénomènes physiques impliqués sont proposés. Finalement, bien que la variance d'un vent sur 10 km implique de petites cisailles, d'autres forçages tels que la cisaille de la banquise pourraient produire des phénomènes similaires à ceux étudiés ici. Les conséquences possibles sur le mélange vertical et le transport de masse sont aussi discutées. -- Mot(s) clé(s) en français : Ekman, asymmétrie, non-lineaire, pompage, vent, remontée, Rossby. -- ABSTRACT: Most formulations that have been suggested for the nonlinear Ekman layer predict a growing asymmetry between the amplitude of the up- and downwelling as the Rossby number (Ro = _= f ) increases. Here, this asymmetry is considered in explicit solutions of a nonlinear Ekman layer in large eddy simulations of a deep mixed layer on an f-plane. A sinusoidal wind stress is applied at the surface of a 10 km wide periodic domain. Resolution is uniform, with dx=dz=3 m. Equilibrium solutions are first considered, and the observed asymmetry is found to be much stronger than that predicted by any of the previous formulations. As Ro approaches unity, the upwelling part of the domain becomes increasingly diffused/weak and the maximum vertical velocities tend to half the value predicted by linear Ekman theory. By contrast, as Ro tends to -1, the downwelling part of the domain becomes increasingly narrow/amplified, and the maximum vertical velocities grow exponentially with -Ro, reaching values over an order of magnitude larger than those predicted by linear Ekman theory. These equilibrium solutions are unstable to small perturbations, yielding strong inertial oscillations and turbulence. A mechanistic interpretation of the asymmetry is also discussed. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Ekman, pumping, asymmetry, upwelling, downwelling, Rossby number, turbulence, nonlinear, vortex, wind.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Nadeau, Louis-Philippe
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Bourgault, Daniel
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences.
Mots-clés :	Couche d'Ekman ; Transport d'Ekman ; Nombre de Rossby ; Asymétrie ; Pompage ; Remonté ; Vent.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	21 mars 2022 19:39
Dernière modification :	21 mars 2022 19:39
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1986

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