Academic literature on the topic 'Interaction mer-atmosphère – Atlantique (océan ; centre-est)'

La formation d'eau modale subpolaire en atlantique nord-est, et la ventilation de ce bassin par cette masse d'eau, sont etudies sous differents aspects. Une analyse de donnees hydrologiques recentes nous permet tout d'abord de localiser l'eau modale et d'en caracteriser les proprietes. La circulation generale dans la region est estimee en appliquant la relation geostrophique a ces memes donnees. Puis deux etudes realisees avec des modeles physiques simplifies, un modele de thermocline ventilee et un modele uni-dimensionnel lagrangien, montrent que le parametre cle qui controle la formation et la subduction de l'eau modale est le bilan annuel de flottabilite de la couche de melange hivernale. Enfin, un modele inverse de l'atlantique nord est permet de confirmer et de quantifier les processus en jeu dans ce mecanisme de ventilation oceanique

L'étude du couplage océan-atmosphère dans la région de l'Atlantique Tropical Nord-Est (ATNE) a longtemps été négligé car la variabilité du climat dans cette zone et les régions avoisinantes, en particulier celle des précipitations au Sahel, est surtout contrôlée par la circulation atmosphérique de grande échelle. Mais les travaux de recherche présentés ici montrent que ce couplage est non négligeable, et explorent l'influence de la température de surface océanique (Sea Surface Temperature, SST) sur le transport d'humidité de l'océan Atlantique vers le Sénégal et les précipitations.Nous avons commencé par identifier le mode principal caractérisant la variabilité des précipitations de juillet à septembre au Sénégal sur une période de 40 ans (1979-2018). En utilisant trois valeurs mensuelles par an (juillet, août et septembre), l'indice dérivé des données d'observation de CRU représente les deux tiers de la variance totale, partagés entre l'inmensuel (données mensuelles d'été) et l'interannuel. Ce mode a été comparé au mode identique obtenu avec les précipitations sur l'ensemble du Sahel : les deux modes sont significativement corrélés (R=0.7) et partagent plus de 50 % de leur variance intermensuelle / interannuelle. Cependant, les régressions linéaires sur les anomalies de SST montrent que ce mode sénégalais est nettement moins influencé par les téléconnexions atmosphériques telles que l'oscillation australe El Niño (El Niño Southern Oscillation, ENSO) dans le Pacifique, le nord de l'Atlantique ou la Méditerranée, contrairement au Sahel. En revanche, il semble être très lié à la SST de l'ATNE.Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons alors utilisé les données issues des réanalyses ERA5 pour examiner les signaux de SST, de vent, de pression et de transport d'humidité en ATNE précédant une augmentation des précipitations au Sénégal. Les résultats montrent l'existence possible d'un mécanisme de rétroaction régionale très intéressant : un à deux mois avant l'augmentation des précipitations, une fluctuation de la circulation atmosphérique à grande échelle provoque un ralentissement des alizés de nord-est, entraînant la formation d'une anomalie chaude de SST en ATNE. En juillet-août-septembre (JAS), l'augmentation des précipitations au Sénégal coïncide également avec une augmentation de la convergence du transport d'humidité de basse couche en provenance de l'Atlantique. Ce signal est lié à une intensification du West African Westerly Jet (WAWJ) un peu au nord de sa position moyenne (10°N), correspondant à une réponse géostrophique aux fluctuations du gradient méridien de pression. Comme ces fluctuations pourraient découler d'un ajustement hydrostatique aux gradients méridiens au sud de l'anomalie de SST, la variabilité des précipitations au Sénégal pourrait donc être significativement influencée par celle de la SST en ATNE via ce mécanisme.Dans la dernière partie, nous avons examiné à une échelle plus fine l'hypothèse d'une possible rétroaction entre la SST et le vent de surface en ATNE. Malgré une variabilité moindre de la SST dans cette région, un motif cohérent est identifié, où une anomalie chaude de la SST résulte de fluctuations de la pression en Atlantique Nord. Cette anomalie chaude conduit à une baisse de la pression locale, expliquant une augmentation subséquente du vent dans la région du West African Westerly Jet (WAWJ). Cette rétroaction négative entre la SST et le vent de surface s'étend sur une à deux semaines, offrant une explication plausible aux signaux précédemment observés à l'échelle mensuelle.Ce mécanisme influence la variabilité intrasaisonnière à l'interannuelle des précipitations au Sénégal : il sera nécessaire par la suite de mesurer son importance via une modélisation forcée, puis de vérifier qu'il est correctement représenté dans les modèles de prévision opérationnels
The study of ocean-atmosphere coupling in the North-East Tropical Atlantic (NETA) region has long been overlooked, as climate variability in this area and adjacent regions, particularly precipitation in the Sahel, is primarily controlled by large-scale atmospheric circulation. However, the presented research demonstrates that this coupling is significant and explores the influence of Sea Surface Temperature (SST) on moisture transport from the Atlantic Ocean to Senegal and precipitation.The first step involved identifying the main mode characterizing precipitation variability from July to September in Senegal over a 40-year period (1979-2018). Using monthly data for July, August, and September, the derived index from CRU observation data represents two-thirds of the total variance, shared between intraseasonal (summer monthly data) and interannual components. This Senegalese mode was compared to a similar mode obtained for precipitation across the entire Sahel, showing significant correlation (R=0.7) and sharing over 50% of their intermonthly/interannual variance. However, linear regressions on SST anomalies reveal that this Senegalese mode is less influenced by atmospheric teleconnections such as El Niño Southern Oscillation (ENSO) in the Pacific, the North Atlantic, or the Mediterranean, unlike the Sahel. Instead, it appears to be strongly linked to SST in the NETA.In the second part of the thesis, ERA5 reanalysis data were employed to examine SST, wind, pressure, and humidity transport signals in the NETA preceding an increase in precipitation in Senegal. The results suggest the existence of an interesting regional feedback mechanism: one to two months before increased precipitation, a large-scale atmospheric circulation fluctuation leads to a slowdown of the northeast trade winds, resulting in the formation of an SST warm anomaly in the NETA. In July-August-September (JAS), the rise in precipitation in Senegal also coincides with an increase in low-level moisture transport from the Atlantic, linked to an intensification of the West African Westerly Jet (WAWJ) slightly north of its average position (10°N). This corresponds to a geostrophic response to fluctuations in the meridional pressure gradient. As these fluctuations could arise from hydrostatic adjustment to meridional gradients south of the SST anomaly, Senegal's precipitation variability could be significantly influenced by NETA SST through this mechanism.In the final part, a finer-scale examination of a possible feedback between SST and surface wind in NETA was conducted. Despite less pronounced SST variability in this region, a consistent pattern is identified: an SST warm anomaly results from pressure fluctuations in the North Atlantic, coinciding with the passage of a high-pressure system within the wave train crossing the southern West African Westerly Jet (WAWJ). This warm anomaly subsequently leads to a local pressure decrease, with its southern half explaining the increase in wind in the WAWJ region. Thus, a negative feedback between SST and surface wind extends over one to two weeks, likely explaining the previously identified signals at the monthly scale.This mechanism potentially influences intraseasonal to interannual precipitation variability in Senegal. Subsequent steps will involve assessing its significance through forced modeling and verifying its accurate representation in operational forecasting models

Les composés organiques halogènes volatils (vhoc) ont été étudiés dans le milieu marin avec pour objectifs d'examiner l'origine et le comportement de ces composés dans les eaux côtières et océaniques, et aussi d'utiliser les composés présentant un caractère conservatif en tant que traceur transitoire de la circulation profonde. Les développements analytiques effectués ont permis d'améliorer la résolution chromatographique, le temps d'analyse et les limites de détection. Les analyses dans l'air ont aussi été développées. Dans le domaine côtier, des travaux ont été réalisés dans le but d'examiner les origines des vhoc biogéniques. Les vhoc bromés dans l'eau présentent une origine macroalgale. Le ch 3i montre des origines macroalgale et/ou photochimique, et phytoplanctonique. Les teneurs atmosphériques en vhoc sont contrôlées par les macroalgues et par la floraison phytoplanctonique sur le plateau continental. L’étude des vhoc dans les estuaires de la Gironde, la Loire et la Seine a montré des apports marqués de composés chlorés dans les fleuves et au niveau des zones urbaines. Les pertes ont lieu juste en aval des zones d'apports. Par ailleurs, nos résultats suggèrent, pour la première fois, des émissions de vhoc bromés par les zones humides salées. Dans le domaine océanique, des mesures effectuées en méditerranée occidentale ont permis de mettre en évidence la dégradation du ccl 4 dans l'océan par réduction lors de la respiration bactérienne. Ce processus indique que le ccl 4 doit être conservatif dans les masses d'eaux formées par convection profonde. Les cfc et le ccl 4 ont été utilisés comme traceurs transitoires dans l'atlantique nord-est. L’essentiel des travaux a été consacré à l'eau de la mer du labrador (lsw). Nous avons évalué sa vitesse moyenne d'advection, entre la mer du Labrador et le proche atlantique, a 1,9 - 2,5 cm. S 1. Des calculs de mélange ont montré la présence d'une composante importante de lsw dans l'eau méditerranéenne profonde.

L'océan Atlantique tropical contrôle les échanges d'un hémisphère à l'autre et est un lieu de fortes interactions avec l’atmosphère. Cinq des plus grands fleuves du monde s'écoulent dans cet océan et la zone de convergence intertropicale (ITCZ) y est une source d’intenses précipitations. Cela induit une grande variabilité de la salinité et des flux air-mer de CO2. Alors que l'océan global est un fort puits de CO2, cette région est une source importante de CO2 en raison des eaux profondes riches en carbone inorganique qui remontent à la surface au niveau de l'équateur. Cependant, ce phénomène est atténué par le panache de l’Amazone, dont les eaux douces sont pauvres en carbone inorganique, riches en nutriments et favorisent le développement du phytoplancton. C'est dans ce cadre que se propagent les ondes tropicales d’instabilité (TIW) et les anneaux du courant Nord Brésil (NBC), les deux formes de mésoéchelle dominantes de l’Atlantique tropical. L'objectif de ce travail est de décrire et de comprendre la variabilité de la salinité et des flux air-mer de CO2 associée à la mésoéchelle. Pour cela, des observations in-situ sont couplées à des données satellitaires de salinité, température et chlorophylle-a de surface. Dans l'Atlantique équatorial, le gradient de salinité entre l'eau douce provenant des précipitations sous l’ITCZ et l'eau salée de l'upwelling équatorial est très fort en mai-juin. Les TIW déforment ce gradient, et l’observation de leur signature en salinité fournit des informations sur leur variabilité saisonnière et interannuelle complémentaires à celles de la température de surface. La salinité couplée à la température détermine les contrastes de densité de surface, ce qui influence l’énergie associée aux TIW. Le gradient horizontal de salinité contribue à la moitié de l’énergie potentielle générée par la déformation du gradient horizontal de densité. Ainsi, les TIW modifient et sont modifiés par les contrastes de salinité dans l'Atlantique équatorial. Sur le bord ouest du bassin, le panache de l'Amazone induit une variabilité de la salinité encore plus importante que celle observée dans l'Atlantique équatorial. Les anneaux du NBC, tourbillons de 200 km de diamètre, sont des structures très contrastées. Ils piègent les eaux salées et riches en CO2 du NBC, mais leur rotation advecte l’eau peu salée et appauvrie en CO2 du panache de l'Amazone. L'eau du panache renforce donc les échanges de CO2 et de chaleur entre l’océan et l'atmosphère. En février 2020, l'Atlantique tropical nord-ouest est un puits de carbone 10 fois plus fort qu'anticipé, et cela est dû à plus de 40% à l'effet des tourbillons. Leur rôle est double, d'une part ils entrainent le panache qui devient un fort puits de carbone, et d'autre part, ils ne gardent pas la signature de surface riche en CO2 des eaux qu'ils piègent. La situation en été est très différente de celle en hiver. Le NBC change son orientation de 90° et au lieu de suivre la côte sud-américaine, il s’écoule vers l'Afrique. Il passe au large de l’embouchure du fleuve Amazone, qui a alors un fort débit, et devrait entraîner le panache vers l'est. Cependant, les anneaux du NBC et les vents modifient ce schéma. La formation et la propagation de tourbillons interrompent cette circulation, et les vents favorisent un transport d'eau douce vers le nord-ouest. Ainsi, en août-septembre, alors qu'une part du panache est entrainée vers l'est, une autre part est advectée vers les Petites Antilles. L'été 2021 présente des exemples particulièrement forts de ce phénomène. Ces travaux montrent l'importance de la méso-échelle océanique pour la compréhension de phénomènes clés, comme la propagation des ondes tropicales d’instabilité, du panache de l'Amazone et le flux de CO2 dans l’océan Atlantique tropical
The tropical Atlantic Ocean (TAO) controls exchanges from one hemisphere to the other and is a place of strong interactions with the atmosphere. The TAO is home to five of the world's largest rivers as well as intense rainfall in the intertropical convergence zone (ITCZ). This induces large spatial variability of salinity and of air-sea CO2 flux. While the global ocean is a strong CO2 sink, the TAO is a strong source of CO2 to the atmosphere due to the deep waters rich in inorganic carbon upwelled to the surface at the equator. However, this source is mitigated by the low CO2 concentrations in the Amazon River plume whose freshwater is low in inorganic carbon and favours phytoplankton blooms. It is in this context that propagate the tropical instability waves (TIWs) and the North Brazil current (NBC) rings, the two dominant mesoscale forms in the TAO. The objective of this work is to describe and understand the variability of the surface salinity and CO2 fluxes associated with the mesoscale. In-situ observations collected during cruises and Argo floats are coupled to surface satellite salinity, temperature and chlorophyll-a. In the equatorial Atlantic the salinity gradient between the fresh water from rainfall under the ITCZ and the salty water of the equatorial upwelling is very strong in May-June. The TIWs strongly distort this gradient, and are therefore particularly well observed in surface salinity. The observation of TIWs in salinity provides complementary information to their observation in surface temperature on their seasonal and interannual variability. Furthermore, salinity does not only play the role of a passive tracer, as together with temperature, it determines the seawater surface density. This affects the energy that allows TIWs to develop and propagate. One of the energy sources is the potential energy generated by the deformation of the density gradient. The effect of salinity on this energy is as strong as that of temperature, which means that by adding the contribution of salinity, the potential energy is doubled. TIWs modify and are modified by the salinity in the equatorial Atlantic. On the western edge of the basin, the Amazon plume results in even more salinity variability than in the equatorial Atlantic. The NBC rings, eddies that are 200 km in diameter, are highly contrasted structures. They trap the salty, CO2-rich waters of the NBC, but their rotation stirs water from the Amazon plume. The fresh water of the plume enhances the exchanges of CO2 and heat with the atmosphere. The northwestern TA in February 2020 was found to be a CO2 sink 10 times stronger than expected, and more than 40% of this flux is due to the effect of eddies. Their role is twofold, on the one hand they stir the plume which becomes a strong carbon sink, but also, they do not retain the CO2-rich surface signature of the waters they trap, and instead often stir freshwater filaments. The situation in summer is very different from the one in winter. The NBC changes its orientation by 90° and instead of following the South American coastline, it flows towards Africa. The NBC passes the mouth of the Amazon that is close to its maximum discharge and advects the plume eastwards. However, the NBC rings and the winds change this classical pattern. The formation and propagation of eddies make the plume discontinuous, and the winds favour a northwestward transport of fresh water. Thus, in August -September, whereas part of the plume indeed flows eastwards, another part is advected towards the Lesser Antilles. Particularly strong examples of this were observed in late summer 2021. This work shows the importance of the oceanic mesoscale for understanding key phenomena, such as the propagation of the TIWs and of the Amazon plume and the TAO carbon budget

Les interactions à fine échelle entre l'océan et l'atmosphère modifient significativement la dynamique océanique, mais leur représentation nécessite l'utilisation de modèles couplés océan-atmosphère, complexes et coûteux. Cette thèse soutient l'idée qu'il est possible de représenter ces interactions via un couplage entre un modèle d'océan et une atmosphère réduite à sa couche limite. En effet, nous montrons que cette approche simplifiée est capable de représenter fidèlement la couche limite atmosphérique, et les couplages dynamiques et thermiques dans l'Atlantique Nord-Est. Nous montrons également que le couplage dynamique à fine échelle modifie significativement l'énergie cinétique de l'océan jusqu'à une profondeur de 1500 mètres. Enfin, nous détaillons et quantifions les processus responsables de ce changement
Small - scale ocean - atmosphere interactions have a significant impact on ocean dynamics, but their representation requires coupled ocean - atmosphere models, which are complex and expensive. This thesis supports the idea that it is possible to represent these interactions through a coupling of an ocean model and a stand-alone one-dimensional atmospheric boundary layer model. In this thesis we show that this simplified approach represents a realistic atmospheric boundary layer, as well as dynamical and thermal couplings in the North-East Atlantic. We show that the dynamical coupling at fine scales significantly modifies the ocean kinetic energy down to 1500 meters depth. Finally, the processes responsible for this change are detailed

L'objectif de cette thèse est l'étude de l'impact de Jets côtiers atmosphériques sur l'upwelling du Système de Courants de Humboldt. Une double approche est utilisée: la première consiste à étudier les circulations Atmosphérique et Océanique ainsi que les interactions Océan-Atmosphère à partir des observations, tandis que la seconde a pour but de modéliser ces circulations de manière réaliste à l'aide de modèles régionaux numériques (ROMS pour l'ocean et WRF pour l'atmosphere). Les résultats obtenus suggèrent qu'il existe différents Jets Atmosphériques côtiers le long de la côte Chilienne et Péruvienne. Pour certaines gammes de fréquences, ils contrôlent la variabilité des upwellings du Chili et du Pérou. Un bilan de chaleur de la couche de mélange au niveau du Chili Central permet d'identifier les principaux mécanismes qui contrôlent la réponse océanique. Nous montrons aussi, que la côte Péruvienne est sous l'influence à la fois du forçage atmosphérique local, mais aussi de la variabilité équatoriale via les ondes de Kelvin piégées à la côte Sud-Americaine. Le modèle régional atmosphérique reproduit avec réalisme les Jets Côtiers au niveau du Chili tandis qu'il peine à simuler la circulation atmosphérique au niveau du Pérou. Les simulations océaniques, elles, reproduisent la réponse océanique aux Jets Côtiers du Chili Central. Un bilan de chaleur de la couche de mélange permet d'étudier quels sont les mécanismes qui la contrôlent dans le modèle. Enfin, nous montrons que les modèles régionaux présentent une sensibilité à la résolution spatiale des modèles atmosphérique et océanique. En particulier, au niveau de la côte, le comportement des vents dans le modèle atmosphérique dépend de la résolution spatiale du modèle. . .
The objective of this thesis is to study the impact of atmospheric Coastal Jets on the upwellings of the Humboldt Currents System. A double approach is used: the first one consists in studying the Atmospheric and Oceanic Circulation as well as the Ocean/Atmosphere interactions from the observations, whereas the second aims at modeling these Circulations in a realistic way by means of numerical regional models (ROMS for the ocean modeling and WRF for the atmosphere modeling. The obtained results suggest that there are various Atmospheric Coastal Jets along the Chilean and Peruvian Coasts. For certain ranges of frequencies, they control the upwelling variability of Chile and Peru. A heat flux balance of the Ocean Mixing Layer allows to identify the main mechanisms which control the oceanic answer off Central Chile. Moreover, we show that the Peruvian coast is under the influence of the both local atmospheric forcing and remote forcing. At some frequencies, the Kelvin wave trapped to the Peruvian Coasts induce a control of the coastal ocean variability by the Equatorial variability. The atmospheric regional model reproduces with realism the Chilean Coastal Jets whereas it has difficulty in simulating the atmospheric circulation at the level of Peru. The oceanic simulations reproduce the oceanic answer to the Coastal Jets off Central Chile. A heat flux balance of the Mixing Layer allows us to study what are the main mechanisms which control the oceanic answer in the model. Finally, we show that the regional models present a sensibility to the spatial resolution of the atmospheric and oceanic models. In particular, close to the coast, the wind characteristics in the atmospheric model depends on the spatial resolution of the model. This sensibility induce that the oceanic answer depends on the forcing field spatial resolution. .

Quels sont les pré-requis pour étudier l'influence du changement climatique simulé par les modèles couplés globaux de la génération actuelle sur le système d'upwelling du Pérou-Chili?" constitue la question centrale de cette thèse de doctorat. Grâce à une approche de downscaling (descente d'échelle) dynamique réalisé avec le modèle ROMS (Regional Oceanic Modelling System) pour une configuration au 1/6° de type eddy-resolving (cad qui permet de représenter les tourbillons mésoéchelle), nous espérons comprendre les processus qui vont contrôler les changements futurs de la circulation océanique dans cette région influencée par ENSO (El Niño-Oscillation Australe). Une étude des mécanismes physiques qui contrôlent la variabilité de type ENSO dans les simulations PI (pré-industrielles) réalisées avec les CGCMs (Modèles Couplés de Circulation Générale) de l'ensemble multi-modèle du WCRP-CMIP3 (les " modèles du GIEC ") permet d'identifier les modèles les plus fiables en termes de variabilité équatoriale. Elle est basée sur l'utilisation d'un modèle couplé intermédiaire du Pacifique tropical avec une stratification moyenne et un forçage de vent prescrits, afin de pouvoir dériver explicitement les termes d'advection du bilan de chaleur de la couche de mélange. Cette analyse permet de classifier les modèles en fonction de leur processus ENSO dominant: zonal advective feedback ou thermocline feedback. Les modèles au feedback hybride comme dans les observations représentent le mieux les processus couplés qui contrôlent la variabilité de la TSM, ce qui nous conduit à faire l'hypothèse que ce sont ceux qui fournissent les indices de confiance les plus élevés en termes de prédiction de l'évolution d'ENSO avec le réchauffement global. Parmi eux, deux CGCMs (IPSL-CM4 et INGV-ECHAM4) reproduisent le mieux l'état moyen ainsi que la variabilité intrasaisonnière à interannuelle de la température et des courants à la frontière Ouest du domaine du Pérou-Chili (100°W) et sont donc retenus pour des expériences de downscaling sur la région du HCS (Système de Courant de Humboldt). .
What do we need to study the influence of climate change simulated by global coupled models of the current generation upon the Peru-Chile upwelling system " is the main question addressed in this PhD thesis. Thanks to a dynamical downscaling approach performed with the ROMS model (Regional Oceanic Modelling System) at an eddy-resolving resolution (1/6°), we aim at understanding the processes that are likely to control possible future changes in the ocean circulation over this region influenced by ENSO (El Niño-Southern Oscillation). A study of the physical mechanisms that control ENSO-like variability in PI (pre-industrial) simulations performed with CGCMs (Coupled General Circulation Models) of the WCRP-CMIP3 multi-model ensemble (the so-called " IPCC-AR4 models ") allows identifying the most reliable models in terms of equatorial variability. It makes use of an intermediate coupled model of the tropical Pacific with prescribed mean stratification and wind forcing in order to derive explicitly the tendency terms of the mixed layer heat budget. Such analysis allows classifying the models according to the dominant ENSO process: zonal advective feedback or thermocline feedback. Models with a hybrid feedback like in the observations best represent the coupled processes that control SST variability, which makes us assume that they provide the highest confidence levels in terms of prediction of ENSO evolution under global warming. Among them, two CGCMs (IPSL-CM4 and INGV-ECHAM4) best reproduce mean temperature and currents as well as their intraseasonal-to-interannual variabilities at the western boundary of the Peru-Chile domain (100°W) and are therefore retained for downscaling experiments over the HCS (Humboldt Current System) region. CGCM outputs from the PI and 4xCO2 (CO2 quadrupling) simulations for the oceanic part are used directly as open boundary conditions for ROMS, whereas a high-resolution (~50km) CGCM-derived wind product obtained from a statistical downscaling procedure is used together with raw CGCM air-sea fluxes for the atmospheric forcing. .

Cette thèse combine données et modélisation numérique pour étudier l'océan superficiel et la moyenne échelle océanique dans le cadre de leurs interactions avec l'atmosphère. Elle repose sur le jeu de données exceptionnel collecté au cours du programme POMME (Atlantique nord-est, 2000–2001), et dont sont issus en particulier des flux de surface très réalistes. Le modèle numérique est une version régionale et à haute résolution du modèle aux équations primitives OPA.
Les processus impliqués dans l'évolution de la température et de la salinité dans la couche de mélange, ainsi que dans le détraînement d'eau entre la couche de mélange et la pycnocline, sont examinés. Un des résultats importants est que le détraînement n'a pas lieu le long d'une hypothétique discontinuité de profondeur de couche de mélange hivernale, mais dans des structures de submésoéchelle. Sa valeur est estimée à un peu moins de 1 Sv en moyenne sur la zone. Afin de prolonger la durée de la simulation, une méthode originale d'assimilation de courant a été implémentée dans le modèle. Elle donne d'excellents résultats et ouvre des perspectives prometteuses pour l'océanographie opérationnelle.

La Terre est un système complexe aux multiples interactions et le lieu de vie d’innombrables espèces vivantes. Dès lors, de nombreux travaux ont permis depuis des décennies, d’améliorer notre compréhension du climat de la Terre. Toutefois de nombreuses zones d’ombre restent aujourd’hui inexplorées. La région du Nord-Est (NE) du Brésil et de l’Atlantique tropical de l’Ouest est à ce jour relativement peu étudiée. Pourtant, l’hydroclimat singulier du NE Brésil et le rôle de l’Atlantique tropical de l’Ouest dans le transport interhémisphérique de chaleur font de cette région une zone importante d’un point de vue climatique. Parmi les traceurs couramment employés pour reconstruire les paléoenvironnements, les biomarqueurs lipidiques sont de précieux supports d’information. De nombreuses propriétés environnementales telles que la température de l’océan, la composition du couvert de végétation ou les conditions hydroclimatiques peuvent être reconstruites à partir de l’abondance, de la distribution ou de la composition isotopique de ces molécules. Ce projet de thèse vise à reconstruire les variations hydroclimatiques passées dans la région de l’extrême NE du Brésil, en relation avec la circulation de surface de l’Atlantique tropical de l’Ouest par la caractérisation du matériel organique d’une carotte de sédiments marins prélevée sur la marge brésilienne qui couvre les derniers 305 000 ans. L’analyse de la matière organique (MO) aux échelles totale et moléculaire a, dans un premier temps, permis de caractériser les sources de MO et notamment la composition des végétations actuelles dans la région d’étude. Ensuite, les températures océaniques de surface et de subsurface, qui ont respectivement été reconstruites à partir de la distribution des alcénones à longues chaînes et des alkyl tétraéthers de glycérols isopréniques, mettent en lumière des réchauffements d’ampleur en subsurface lors des trois dernières déglaciations. L’action conjointe du ralentissement de la circulation océanique et de l’intensification de l’Agulhas Leakage pendant ces périodes est proposée pour expliquer le réchauffement de l’Atlantique tropical de l’Ouest. Enfin, les variations passées du couvert de végétation au NE Brésil, déduites des propriétés des n-alcanes à longues chaînes, sont apparues étroitement liées aux changements hydroclimatiques. La température de surface de l’Atlantique tropical et l’intensité des vents des alizés semblent jouer un rôle majeur dans le contrôle des variations passées de végétation et de l’hydroclimat du Nord-Est du Brésil. En résumé, ce travail a notamment permis d’une part de mieux comprendre le rôle de l’Atlantique tropical en tant que réservoir de chaleur pendant les déglaciations et d’autre part de mieux contraindre les influences contrôlant les variations hydroclimatiques passées au Nord-Est du Brésil
The Earth is a complex system with many interactions and is also home to countless species. Consequently, extensive research has enhanced our comprehension of the Earth's climate over the past few decades. Nonetheless, numerous areas remain unexplored. The North-East (NE) region of Brazil and the western tropical Atlantic have received limited attention so far. The distinctive hydroclimate of northeastern Brazil and the contribution of the tropical western Atlantic to interhemispheric heat transfer make these regions climatologically important. Lipid biomarkers are among the frequently utilized proxys for palaeoenvironmental reconstructions, and they provide valuable insights. Numerous environmental factors, including ocean temperature, vegetation composition, and hydroclimate conditions, can be deduced from the abundance, distribution, and isotopic composition of these compounds. The objective of this thesis project is to reconstruct previous hydroclimatic fluctuations in the extreme northeastern area of Brazil, associated with surface circulation in the western tropical Atlantic. This task will be achieved through the characterisation of organic material obtained from a marine sediment core sampled from the Brazilian margin spanning the last 305, 000 years. The characterization of organic matter (OM) at both total and molecular level was employed to identify the sources of OM and, specifically, the composition of the modern vegetation within the study area. Moreover, the reconstruction of surface and subsurface ocean temperatures respectively from the distribution of long-chain alkenones and isoprenoid glycerol alkyl tetraethers highlighted significant subsurface warmings over the last three deglaciations. The cause of the warming of the tropical western Atlantic during these periods is suggested to be the combined effect of reduced ocean circulation and increased intensity of the Agulhas Leakage. Finally, the study has found a close relationship between hydroclimatic changes and past variations in vegetation cover in northeastern Brazil, as inferred from long-chain n-alkanes properties. This relationship is largely influenced by the upper ocean temperature of the tropical Atlantic and the intensity of South-East trade winds. The present study allowed us to better understand the role of the tropical Atlantic as a heat reservoir during deglaciations and to better constrain the influences controlling past hydroclimatic variations in northeastern Brazil

Les systèmes de courant de bords est (EBUS) sont les régions océaniques des latitudes tropicales à moyennes le long des côtes ouest des continents. Ils abritent des écosystèmes marins très productifs en raison de la circulation atmosphérique de surface dirigée vers l'équateur qui font remonter des eaux profondes froides (upwelling) enrichies en éléments nutritifs à l'origine de la vie marine le longde la côte. Si les processus océaniques fondamentaux de l'upwelling côtier sont bien connus (transport et pompage d'Ekman), la modélisation océanique des EBUS reste problématique en raison des difficultés pour prendre en compte de manière réaliste des phénomènes à fine échelle spatiale dans la zone de transition entre le littoral et l'océan du large. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur le système d'upwelling dit de Humboldt (côtes du Pérou et du Chili) et sur l'influence des caractéristiques méso-échelles des vents près de la côte, en particulier la décroissance vers la cotes du vent (appelé "drop-off") qui détermine l'importance relative des processus d'Ekman, et donc, la structure spatiale de la zone d'upwelling. Une approche combinée basée sur l'analyse de données satellitaires et sur la modélisation régionale, océanique et atmosphérique, est utilisée pour étudier la sensibilité de la circulation océanique le long de la côte Chili central aux caractéristiques du drop-off. Dans un premier temps, la circulation atmosphérique de surface moyenne à saisonnière le long du littoral du Pérou et du Chili est documentée pour la première fois à partir des données altimétriques de quatre missions satellites (ENVISAT, JASON1, JASON2 et SARAL). L'analyse révèle l'existence d'une réduction marquée de la vitesse du vent le long de la côte, bien que le taux de réduction varie en fonction de la latitude. Malgré la répétitivité relativement faible des satellites, nous montrons que les données altimétriques permettent néanmoins d'échantillonner le cycle saisonnier du drop-off. L'estimation de l'upwelling côtier à partir de ces données suggère que le pompage d'Ekman tend en moyenne à dominer par rapport au transport d'Ekman le long de la côte péruvienne, alors que le long de la côte chilienne, le transport d'Ekman est le processus dominant. Dans un second temps, un modèle atmosphérique régional (WRF) à différentes résolutions horizontales (36 km, 12 km et 4 km) dans une configuration imbriquée zoomée sur la région centrale du Chili a été développé afin de produire des champs atmosphériques présentant des caractéristiques différentes du drop-off. Les solutions du modèle atmosphérique sont d'abord évaluées par rapport aux observations, indiquant un plus grand réalisme près de la côte que les réanalyses atmosphériques. Le rotationnel du vent cyclonique simulé le long de la côte associé au drop-off présente des échelles transversales comprises entre 8 et 45 km avec une variabilité latitudinale significative, en accord avec les vents altimétriques. Lorsque la résolution du modèle est augmentée, le drop-off est généralement d'autant plus confiné à la côte et le modèle indique une saisonnalité marquée avec un maximum d'intensité au printemps-automne. La contribution relative de la divergence côtière et du pompage d'Ekman présente une modulation latitudinale liée aux détails de l'orographie et de la ligne de côte
Eastern Boundary Upwelling Systems (EBUS) are the tropical to mid-latitudes oceanic regions along the west coast of the continents. They host very productive marine ecosystems owing to the mean equatorward low-level atmospheric circulation that uplifts cool subsurface nutrient-enriched waters that trigger marine life along the coast. While the fundamental oceanic processes behind such process are well known (i.e. Ekman transport and pumping), the oceanic modeling of the EBUS has remained problematic owing to difficulties in accounting realistically for phenomena at fine spatial scales in the transition zone between the littoral and the off-shore ocean. In this thesis we have focused on the Peru-Chile Upwelling System (so-called Humboldt system) and on the influence of the cross-shore mesoscale features of the winds near the coast, particularly the shoreward wind drop-off, which determinate the relative importance of the Ekman processes, and thus, the spatial and temporal structure of the upwelling. A combined approach based on satellite data analysis and regional modeling, both oceanic and atmospheric, is used to investigate the sensitivity of the oceanic circulation along the coast of central Chile to the characteristics of the wind drop-off. As a first step, the mean to seasonal near-shore surface atmospheric circulation along the coast of Peru and Chile is documented for the first time based on the altimeter data from four satellite missions (ENVISAT, JASON1, JASON2 and SARAL). The analysis reveals the existence of a marked shoreward reduction in the wind speed all along the coast, although the reduction rate is latitudinally dependent. Despite the relatively weak repetitivity of the satellites, it is shown that the altimetric data are able to sample the seasonal cycle of the wind drop-off at some locations. The estimate of coastal upwelling from these data suggests that Ekman pumping tends on average to dominate with respect to Ekman transport over the Peruvian coast, whereas over the central-Chilean coast, the Ekman transport is the dominant process. In a second step, a regional atmospheric model (WRF) at different horizontal resolutions (36km, 12km and 4km) in a nested configuration zoomed over the central-Chile region was developed in order to produce atmospheric fields with different characteristics of the wind-stress curl (drop-off) along the coast. The atmospheric model solutions are first evaluated against the satellite observations, showing a much larger realism than atmospheric Reanalyses near the coast. In particular, the simulated cyclonic wind curl along the coast related to the wind drop-off exhibit length scales between 8 and 45 km with a significant latitudinal variability, which is in agreement with the altimetric winds. The higher model resolution, the more confined to the coast the wind drop-off, with the latter evidencing a marked seasonality with a maximum intensity in spring-fall and minimum in winter. The relative contribution of the coastal divergence and Ekman pumping exhibits a latitudinal modulation linked to details in the orography and coastlines