Littérature scientifique sur le sujet « Masses d'eau – Océanographie – Méditerranée (mer) »

La Méditerranée Occidentale est l’un des bassins avec le plus de pollution plastique au monde, et son réchauffement de surface est quatre fois plus intense que celui des océans. Elle est dite "bassin laboratoire" pour l’étude de l’océan global : elle développe sa propre circulation de retournement. Sa courantologie est composée de 4 couches et d’environ 6 masses d’eau. La rencontre de deux masses d’eau de différentes températures et salinités en surface crée un front thermohalin. Cette thèse présente des avancées récentes sur la caractérisation des zones de fronts et sur la dynamique des masses d’eau en Méditerranée Occidentale. La détection de fronts de surface dans une simulation, et sur des observations satellites, a produit des cartes de statistiques de présence des fronts. Deux zones majeures de fronts, de température et de salinité, apparaissent dans le centre du bassin et se révèlent très différentes.La première est thermique, estivale et sur une profondeur de 50m. Elle part des Pyrénées mais s’estompe vers le nord-ouest de la Corse. La deuxième est haline, quasi-permanente et sur 200m de profondeur. Elle relie nettement les îles Baléares au sud-ouest de la Sardaigne. Précédemment confondues au sein d’un seul « front Nord-Baléares », leurs différentes origines et localisations impliquent que deux nouvelles appellations soient proposées. La zone de fronts halins marque la frontière entre eaux atlantiques jeunes du sud (AW) et vieilles du nord (mAW). Elle se fait déplacer vers le sud lors de la formation d’eau profonde (DWF) interannuelle du bassin provençal, et remonte ensuite vers le nord sous l’influence des tourbillons algériens (AEs). Le développement d’un algorithme de séparation des 6 différentes masses d’eau a permis de décrire la circulation particulière de chacune d’entre elles dans la simulation. Les circulations moyennes coïncident avec la littérature connue. Puis, outre un évènement irréaliste de circulation profonde, deux résultats importants sont déduits. D’une part, la simulation montre que la DWF du bassin provençal semble disloquer le gyre profond Est-Algérien, modifiant à son tour la trajectoire des AEs en surface. D’autre part, la DWF de 2005 a induit en 2009 un transit d’eau profonde vers la mer Tyrrhénienne.Néanmoins, ce transit a provoqué en surface un courant de retour de mAWs par le canal de Sardaigne vers le bassin algérien, au lieu d’un apport habituel par le canal Corse, et entraînant exceptionnellement de l’AW jusqu’en mer Ligure
The Western Mediterranean is one of the basins with the most plastic pollution in the world, and its surface warming is four times more intense than that of the oceans. It is a so-called "laboratory basin" for the study of the global ocean : it develops its own overturning circulation. Its currentology is composed of 4 layers and about 6 water masses. The meeting of two water masses of different surface temperatures and salinities creates a thermohaline front. This thesis presents recent advances in the characterisation of front zones and water mass dynamics in the Western Mediterranean. The detection of surface fronts in a simulation, and on satellite observations, has produced maps of front presence statistics. Two major zones of fronts, of temperature and salinity, appear in the centre of the basin and are very different. The first is thermal, summer and 50m deep. It starts in the Pyrenees but fades towards the north-west of Corsica. The second is haline, quasi-permanent and over 200m depth. It clearly connects the Balearic Islands to southwestern Sardinia. Previously confused within a single "North Balearic front", their different origins and locations imply that two new designations are proposed. The haline front zone marks the boundary between young southern Atlantic waters (AW) and old northern waters (mAW). It is displaced southwards during the interannual deep water formation (DWF) of the Provençal basin, and then moves northwards under the influence of Algerian eddies (AEs). The development of an algorithmfor separating the 6 different water masses allowed the description of the particular circulation of each of them in the simulation. The average circulations coincide with the known literature. Then, besides an unrealistic deep circulation event, two important results are deduced. On the one hand, the simulation shows that the DWF of the Provençal Basin seems to dislocate the deep East Algerian gyre, modifying in turn the trajectory of the surface AEs. On the other hand, the 2005 DWF induced a deep water transit towards the Tyrrhenian Sea in 2009. However, this transit induced a surface return flow of mAWs through the Sardinia Channel towards the Algerian Basin, instead of the usual inflow through the Corsica Channel, and exceptionally causing AWto reach the Ligurian Sea

La Méditerranée Nord-Occidentale, ou bassin Liguro-Provençal, est l'un des rares sièges de la convection océanique profonde. Ce phénomène localisé et intermittent est l'un des principaux modes d'interaction de l'océan profond avec le système climatique. Il est d'une importance primordiale pour la redistribution verticale de chaleur, de dioxyde de carbone et d'éléments biogéochimiques par l'océan, et donc pour le climat et la biologie marine. Le travail de thèse s'inscrit dans le cadre du programme HyMeX, il vise à caractériser le phénomène de convection dans le bassin Liguro-Provençal à partir du cas d'étude de l'année 2012-2013 et à comprendre le rôle de la dynamique de méso-échelle et de la variabilité intrinsèque océanique qui en résulte sur la convection. Le travail de thèse a tout d'abord porté sur la caractérisation du phénomène de convection océanique profonde à partir des observations du cas d'étude 2012-2013. On a estimé le taux de convection hivernale et de restratification printanière et une Expérience de Simulation d'un Système d'Observations (OSSE) a été développée pour estimer l'erreur d'observation associée. On conclut à la validité des observations du réseau MOOSE pour estimer les taux de convection et de restratification sur la période 2012-2013. On caractérise la période comme exceptionnellement convective avec un taux de convection hivernal de 2.3±0.5Sv (1Sv=106m³/s) et on estime pour la première fois un taux de restratification printanière de 0.8±0.4Sv. Deux approches numériques novatrices ont été développées au cours de la thèse pour caractériser le rôle de la méso-échelle et de la variabilité intrinsèque océanique sur le phénomène de convection. On a implémenté l'outil de raffinement de maille AGRIF en Méditerranée Nord-Occidentale dans le modèle régional NEMOMED12 pour documenter l'impact de la méso-échelle sur la convection océanique profonde et sur la circulation thermohaline Méditerranéenne. On a de plus réalisé des simulations d'ensemble à état initial perturbé pour documenter l'impact de la variabilité intrinsèque océanique sur la convection. Après avoir extensivement évalué le réalisme de la convection dans le modèle numérique NEMOMED12 grâce aux données de 2012-2013, on étudie avec ce modèle l'impact de la variabilité intrinsèque océanique sur ce phénomène. Sur le cas d'étude comme sur la période historique 1979-2013, la variabilité intrinsèque océanique module largement la géographie du patch convectif, en particulier dans le domaine hauturier. Aux échelles climatiques, la variabilité intrinsèque module largement la variabilité interannuelle du taux de convection. En moyenne climatologique, elle module aussi la géographie de la convection, mais elle impacte marginalement son intensité et les propriétés climatiques des eaux profondes. Enfin, on étudie avec l'outil AGRIF l'impact de la dynamique de méso-échelle sur la convection profonde et sur la circulation thermohaline. Sur le cas d'étude de 2012-2013, la méso-échelle augmente le réalisme de la convection. On montre qu'elle augmente la variabilité intrinsèque de la convection. Sur cette période comme sur la période historique, elle diminue l'intensité moyenne de la convection et réduit les transformations des eaux profondes. On relie principalement son impact sur la convection à une modification de la circulation stationnaire marquée par un repositionnement et une intensification des courants de bord, et la présence d'un méandre stationnaire du Front Baléare. Par ailleurs, sur la période historique, les échanges avec le bassin Algérien sont intensifiés par la méso-échelle, ce qui modifie les propriétés climatiques des masses d'eau. On montre enfin que la signature de la méso-échelle en surface est susceptible d'impacter les échanges air-mer et donc le climat côtier voire régional Méditerranéen
The northwestern Mediterranean sea, also named the Liguro-Provençal basin, is one of the few places where ocean deep convection occurs. This localized and intermittent phenomenon is one of the main modes of interaction between the deep ocean and the climate system. It is of paramount importance for the vertical redistribution of heat, carbon dioxyde and biogeochemical elements, and therefore for climate and marine biology. The PhD has been carried out in the framework of HyMeX programme, it aims at characterizing the ocean deep convection phenomenon in the Liguro-Provençal basin from the year 2012-2013 case study and at understanding the role of mesoscale dynamics and of the resulting intrinsic ocean variability on deep convection. The PhD work has first focused on characterizing the ocean deep convection phenomenon from observations collected during the 2012-2013 case study. We estimated the winter deep convection and spring restratification rates and an Observing System Simulation Experiment (OSSE) was developed to estimate the associated observation error. We conclude on the validity of MOOSE network observations to estimate the deep convection and restratification rates in the period 2012-2013. We characterize the period as exceptionally convective with a winter deep water formation rate of 2.3±0.5Sv (1Sv=106m³/s) and we estimate for the first time a spring deep water restratification rate of 0.8±0.4Sv. Two novel numerical approaches were developped during the PhD to characterize the roles of mesoscale dynamics and of intrinsic variability in the deep convection phenomenon. We implemented AGRIF grid refinement tool in the northwestern Mediterranean Sea within NEMOMED12 regional model to document the impact of mesoscale on deep convection and on the Mediterranean thermohaline circulation. In addition, we carried out perturbed initial state ensemble simulations to characterize the impact of ocean intrinsic variability on convection. After extensively evaluating the realism of deep convection in NEMOMED12 numerical model thanks to the 2012-2013 observations, we study with this model the impact of intrinsic variability on deep convection. During the case study as well as in the 1979-2013 historical period, intrinsic ocean variability largely modulates the mixed patch geography, particularly in the open-sea domain. At climatic timescales, intrinsic variability modulates largely the deep convection rate interannual variability. On average over the historical period, it also modulates the mixed patch geography, but it impacts marginally its magnitude and the properties of the deep water formed. Finally, we study with AGRIF tool the impact of mesoscale dynamics on deep convection and on the thermohaline circulation. In the 2012-2013 case study, mesoscale improves the realism of the simulated convection. We show that it increases the deep convection intrinsic variability. In this period as well as during the 1979-2013 historical period, it decreases the mean deep convection rate and it reduces deep water transformations. We mainly relate its impact on convection to the modifincation of the stationary circulation characterized by a relocation and an intensification of boundary currents and the presence of a stationary Balearic Front meander. Also, in the historical period, exchanges with the Algerian basin are increased, which modifies water mass climatological properties. Finally, the surface signature of mesoscale is likely to alter air-sea interactions and the coastal to regional Mediterranean climate

Les données de la campagne océanographique SOMBA-GE2014, nous ont permis de mettre en évidence la présence des gyres algériens via des mesures de courant. Les radiales de température et salinité obtenues à travers le bassin ont permis la visualisation de l'influence des gyres algériens sur la répartition hydrologique. En effet des eaux levantines intermédiaires jeunes s'étendent depuis la veine d'eau remontant le plateau sarde vers l'intérieur du bassin algérien, sous forme de patchs. Des climatologies du cœur de la LIW et de WIW couvrant la période 1960 à 2017 dans le bassin Algéro-Provençal, ont été produites grâce à la base de données Méditerranéenne de profils de température et salinité et des nouvelles méthodes de détection. Un transport de LIW vers l'ouest, depuis la veine sud de la Sardaigne vers l'intérieur du bassin algérien en suivant la périphérie des gyres algériens est mis en évidence par cette climatologie et confirmé par la corrélation croisée du signal de refroidissement observé durant les années 80. L'estimation des tendances des caractéristiques de la LIW et WIW contribuent à documenter leur évolution. L'accélération du réchauffement observée dans tout le bassin à partir de 2010 est alarmante. Les observations par les gliders ont permis d'appuyer nos conclusions quant à l'efficacité des structures de méso et de sous-méso échelle pour le transport des masses d'eaux vers l'intérieur du bassin Algérien. En effet nous avons observé des parcelles de WIW, LIW et WMDW à l'intérieur du bassin Algérien dont les caractéristiques sont plus marquées que les eaux adjacentes
Data from the SOMBA-GE2014 oceanographic cruise, allowed us to highlight the presence of Algerian gyres via current measurements. The temperature and salinity sections obtained across the basin allowed the visualization of the influence of the Algerian gyres on the hydrological distribution. Indeed, young intermediate Levantine waters extend from Saridinian LIW vein towards the interior of the Algerian basin, in the form of patches. LIW and WIW core climatologies covering the period 1960 to 2017 in the Algerian-Provençal basin were produced using the Mediterranean database of temperature and salinity profiles and new detection methods. A westward transport of LIW from the southern vein of Sardinia to the interior of the Algerian basin following the periphery of the Algerian gyres is highlighted by this climatology and confirmed by the cross-correlation of the cooling signal observed during the 1980s. The estimation of trends of LIW and WIW characteristics help to document their evolution. The acceleration of warming observed throughout the basin from 2010 is alarming. Glider observations have supported our conclusions regarding the effectiveness of mesoscale and submesoscale structures for the transport of water masses into the interior of the Algerian basin. Indeed, we observed WIW, LIW, and WMDW parcels within the Algerian Basin with more pronounced characteristics than adjacent waters

La matiere particulaire dans l'ocean se presente sous la forme d'innombrables particules d'origine, tailles, constitutions et formes differentes. Ces particules sedimentent et transferent les substances de la surface vers le fond de l'ocean. Lors de leurs parcours, ces particules (qui sont carbonees, mais egalement riches en autres elements), interagissent avec l'eau environnante mais aussi avec d'autres particules. Ces interactions modifient la nature des particules en remettant certains elements en solution ou au contraire en precipitant d'autres elements. Par consequent, leur devenir dans la colonne d'eau joue un role tres important dans la biogeochimie de l'ocean. L'objectif de cette these est de contribuer a la comprehension et a la quantification des processus qui gouvernent le devenir des particules dans la colonne d'eau. Pour cela, nous avons effectue des mesures de traceurs inorganiques (aluminium, barium, calcium, manganese, thorium) en vue d'une etude comparative. Ces donnees proviennent d'echantillons de pieges a particules ou de filtres collectes au cours des programmes dyfamed (dynamique des flux atmospheriques en mediterranee) et eimeto iv (etude des metaux en traces oceaniques en mediterranee). D'une part nous avons etudie le comportement de ces traceurs lors de la dissolution in vitro d'agregats marins. Des lois de dissolution pour le barium et le manganese ont ete etablies. Puis, nous avons etudie l'evolution de traceurs lithogenique (aluminium) et biogenique (barium) a differentes profondeurs a l'aide d'un modele numerique decrivant les echanges entre les differents stocks particulaires et la phase dissoute dans la colonne d'eau. Une fois valide pour ces deux traceurs, ce modele a permis d'evaluer le poids

Ce travail constitue une étude préliminaire au développement d’un nouvel outil d’observation de la thermocline saisonnière de la Mer d’Iroise, la sismique réflexion. Une application inédite de cette technique à l’imagerie de structures océanographiques très peu profondes (z < 50 m) est réalisée. Dans un premier temps des règles de construction d’un dispositif sismique dédié à l’observation de telles cibles ont été définies à partir d’une réflexion théorique sur la mesure de sismique. Une évaluation de systèmes existants a ensuite été réalisée au travers de l’étude de 4 profils sismiques des campagnes GO, Carambar et Sigolo retraités spécifiquement, présentant des signaux aux mêmes profondeurs que la thermocline de l’Iroise. Ces dispositifs conventionnels apparaissent inadaptés à l’observation d’une cible océanographique superficielle, du fait i – d’un fort effet de filtre d’antenne lié à de grands offsets et longueurs de trace, et ii – de sources qui ne combinent pas puissance et fine résolution verticale. A partir de données océanographiques nouvelles acquises en Mer d’Iroise lors de la campagne Fromvar (été 2010), l’acquisition sismique a été modélisée, et les paramètres du dispositif idéal ajusté. Un système courts – offsets comprenant 4 flûtes de 6 traces de 1.8 m et un Sparker fournissant un signal de 400 Hz avec un niveau d’émission de 210 dB re 1 μPa @1m, a été proposé. Testé lors de la campagne ASPEX 2012, il a fournit une image de résolution latérale inédite de la thermocline saisonnière à 30 m de profondeur et de ses variations de fine échelle horizontale (quelques centaines de m à quelques km) causées par des ondes internes, au large de la Bretagne sud
This work is a preliminary study for the development of a new tool, marine seismic reflection, for the observation of the seasonal thermocline of the Iroise Sea. It is the first application of this technique to the observation of shallow oceanographic structures (z < 50 m). In order to define general requirements for the design of a seismic acquisition system suited to the imaging of such targets, the theory of the seismic measurement was first investigated. Four multi-channel seismic reflection profiles from the GO, Carambar and Sigolo cruises were then reprocessed and analyzed in order to assess the potential of conventional seismic systems. They were found ill suited to the imaging of shallow oceanographic structures, because of a high antenna filter induced by large offsets and seismic trace lengths, and sources that do not reconcile with the high level of emission and fine vertical resolution. New oceanographic data acquired in the Iroise Sea during the Fromvar 2010 cruise allowed simulation of the seismic acquisition, and the definition of optimal acquisition parameters for the imaging of the seasonal thermocline. Sea trials of this specifically designed system were performed during the ASPEX survey, conducted in early summer 2012. The seismic device featured: four seismic streamers, each consisting of 6 traces of 1.80 m.; a 1000 J SIG Sparker source, providing a 400 Hz signal with a level of emission of 210 dB re 1 μPa @1m. This survey captured the 15 m thick, 30 m deep seasonal thermocline in unprecedented detail, showing images of vertical displacements of horizontal wavelength of a several hundreds m to a few km , most probably induced by internal waves

Notre objectif est de contribuer à la compréhension du fonctionnement du système Méditerranéen grâce à la modélisation. Nous nous intéressons d'abord à la formation et au devenir des masses d'eau en Méditerranée nord-occidentale. L'influence de la résolution spatiale du modèle océanique est examinée lors de l'étude de la convection profonde au large pour une année réelle. Le rôle essentiel joué par les structures de méso-échelle dans la formation et le devenir de l'eau profonde est mis en évidence. La comparaison de simulations effectuées avec différents forçages atmosphériques permet de montrer l'influence de la résolution spatiale de ce forçage sur la modélisation de la convection, liée à l'importance des extrêmes atmosphériques. Puis nous examinons l'impact de la variabilité interannuelle atmosphérique et du changement climatique sur la formation d'eau dense sur le plateau du Golfe du Lion. Les volumes d'eau dense formée, exportée, et cascadant sont corrélés à la perte de chaleur atmosphérique hivernale. L'intensification de la stratification de la colonne d'eau d'ici la fin du XXIème siècle provoque une quasi-disparition du cascading. L'influence des processus physiques sur l'écosystème planctonique pélagique est examinée au moyen d'un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie. .
Our objective is to contribute to the understanding of the functioning of the Mediterranean system using modeling tools. We first study the formation and fate of water masses in the Northwestern Mediterranean Sea. The impact of the oceanic model spatial resolution on open-ocean deep convection modeling is examined through a real case study, and is related to the essential role played by the mesoscale structures in the formation and fate of deep water. The comparison of simulations performed under different atmospheric forcings enables to study the influence of the spatial resolution of this forcing on the modeling of deep convection and to underline the importance of atmospheric extremes. We then investigate the impact of interannual atmospheric variability and climate change on dense water formation over the Gulf of Lions shelf. The volumes of dense water formed over the shelf, exported and cascading into the deep ocean are well correlated with the winter atmospheric heat loss. The strengthening of the water column stratification between the XXth and the XXIst centuries induces a strong decrease of these volumes. We examine the impact of physical processes on the planktonic pelagic ecosystem using a coupled hydrodynamical - biogeochemical model. The study of a reference year enables to validate the model and to underline its defects. Primary production and respiration show a weak interannual variability, however, carbon exportation and net metabolism show a stronger variability. Finally, the warming of sea water due to climate change induces an increase of primary production by the end of the XXIth century, together with an enhancement of the microbial loop

La mer de Barents possède un écosystème particulièrement riche. Elle est affectée par le changement climatique actuel, comme le reste de l'Arctique. L'effet le plus visible et le plus connu est la réduction spectaculaire de la banquise. On examine dans cette thèse les répercussions de ces changements sur l'hydrologie et le phytoplancton en mer de Barents. Pour cela, on s'appuie sur la création d'une base de données historiques comprenant les paramètres hydrologiques et bio-géochimiques. Un modèle 3D bio-géochimique spécifique à l'écosystème arctique est aussi utilisé quand les observations sont manquantes. Enfin, les données satellites fournissent des séries temporelles de concentration de glace, de Chlorophyle-a...La mer de Barents est caractérisée par un front polaire séparant les eaux atlantiques issues des mers Nordiques des eaux arctiques dont la position est connue à l'ouest de 35°E. Nous avons pu montrer que ce front se sépare en deux branches dans l'Est du bassin: le front du Nord et le front du Sud. Ces fronts enferment les eaux de la mer de Barents qui se forment en hiver. Un doublement du volume des eaux atlantiques (une " Atlantification " de la mer de Barents), a aussi été mise en évidence. Elle accompagne un déplacement des fronts Nord et Sud vers le Nord-est. Le volume des eaux de la mer de Barents reste inchangé.Ces changements, affectant l'hydrologie et la glace de Mer, ont un impact significatif sur le phytoplancton. Les deux efflorescences qui le caractérisent ont lieu plus au Nord et à l'Est. La biomasse totale annuelle a augmenté de 40% lors des deux dernières décennies. Ce travail montre que les conditions de glace de mer et la structure frontale sont les paramètres clefs dirigeant la variabilitéinter-annuelle du phytoplancton
The Barents Sea has a particularly rich ecosystem. This is an Arctic region subject to intense climate changes. The drastic decrease in sea ice cover is the most visible effect. What are the impacts of these climatic changes on the hydrology and phytoplankton? In order to answer these questions, this thesis relies on the creation of an extensive historical database of physical and bio-geochemical parameters. A 3D bio-geochemical model with an Arctic specific ecosystem is used when observations are lacking. At least, remote sensing data provides valuable time series of Ice concentration, Chlorophyll-a... The Polar Front, separating the Atlantic Water coming from the Nordic Sea from the Arctic Water, is the principal feature of the Barents Sea region. Its position is known west of 35°E, but we showed that the polar front splits into two branches in the East part of the Barents Sea: the "Southern Front" and the "Northern Front". They enclose the winter locally formed Barents Sea Water. An “Atlantification”, illustrating a doubling of the Atlantic Water volume, has been evidenced and goes along with a North-eastward shift of the fronts. These hydrological and sea ice changes have a significant impact on the phytoplankton development. The two blooms of the Barents Sea occur further North and East with a 40% total anual biomass increase for the last two decades. This study suggests that the winter sea ice conditions and the frontal structure are the key mechanisms driving the inter-annual phytoplankton variability

Les eaux du gyre subtropical du Pacifique sud sont majoritairement transportées vers l'ouest par le Courant Equatorial Sud (SEC) situé entre 2°S et 30°S. Se dirigeant vers l'équateur via les courants de bord ouest, les eaux de thermocline (∼300 m de profondeur) ont notamment été identifiées comme contribuant à la modulation basse fréquence du phénomène climatique El Niño-Oscillation Australe (ENSO). Initialement large et zonal, le SEC se divise en plusieurs jets et courants de bord ouest à la rencontre des archipels de Fidji (18◦ S-180◦ E), du Vanuatu (16◦ S-168◦ E), de la Nouvelle Calédonie (22◦ S-165◦ E) et des côtes australiennes. Entre 10◦ S et 20◦ S, ces eaux entrent en mer de Corail sous la forme de deux jets zonaux: le Jet Nord Calédonien (18◦ S-16◦ S) et le Jet Nord Vanuatu (14◦ S-11◦ S). Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés à documenter la circulation océanique à l'aide de données hydrologiques issues de campagnes océanographiques (1993-2010) en adoptant deux méthodes d'inversion: le " modèle inverse en boite " et l'" analyse multi-paramétrique optimale ". Nous avons ensuite abordé la variabilité interannuelle pour replacer ces analyses et déterminer les impacts sur la circulation. Dans la première partie, nous avons étudié des situations synoptiques afin de mettre en évidence le Courant Est Calédonien alimentant le Jet Nord Calédonien. Ces deux courants similaires sont fins (100 km) et profonds (0-1000 m) et transportent environ 15 Sv (1 Sverdrup = 106 m3.s-1). Plus au nord, le Jet Nord Vanuatu est plus large (∼300 km) et moins profond (0-500 m); il transporte environ 20 Sv. Ces eaux se dirigent vers l'Australie où elles alimentent la mer des Salomon par l'intermédiaire du Sous-courant Côtier de Nouvelle Guinée estimé à 30 Sv. Ces analyses, au cours desquelles nous avons appliqué la méthode du modèle inverse en boite, montrent que ces structures de courants sont caractérisées par les propriétés des masses d'eau. Dans une deuxième partie, à l'aide d'une analyse multi-paramétrique optimale avec les paramètres (T, S, et O2), nous nous sommes focalisés sur les masses d'eau en établissant un lien avec la circulation dynamique. Nous avons mis en évidence le tra jet et le mélange des eaux intermédiaires et des eaux de thermocline. Dans la thermocline, l'alimentation du Sous-courant Côtier de Nouvelle Guinée est essentiellement assurée par les masses d'eau transportées par le Jet Nord Vanuatu, tandis que les eaux intermédiaires sont issues du Jet Nord Calédonien. Cette vision complémentaire de la circulation océanique alimentant la bande équatoriale montrent que les eaux intermédiaires sont principalement transportées par les courants profonds tandis que les eaux de thermocline sont issues majoritairement du Jet Nord Vanuatu. Dans une troisième partie, la variabilité de la circulation océanique est analysée sur la période 1993-2010 à l'aide d'une simulation numérique au 1/10◦ et d'une méthode de reconstruction de profils hydrologiques utilisant les données satellitaires. Nous montrons que la variabilité interannuelle du SEC suit de trois mois le phénomène ENSO, et qu'elle est dominée par la variabilité du Jet Nord Vanuatu. Contrôlée par les vents, la variabilité du SEC est associée à une modulation de la pente de la thermocline, qui induit une intensification de 6 ± 4 Sv suite à un évènement El Niño et un ralentissement de 4 ± 4 Sv après un évènement La Niña. Nous montrons également que la modulation de la thermocline entraîne l'apparition d'anomalies de température et de salinité, susceptibles d'être transmises vers la bande équatoriale. Ce travail de thèse a ainsi permis d'augmenter la compréhension de la circulation régionale et fournit de nouvelles pistes d'investigations pour l'étude de la dynamique de la mer de Corail.

La mer de Barents possède un écosystème particulièrement riche. Elle est affectée par le changement climatique actuel, comme le reste de l'Arctique. L'effet le plus visible et le plus connu est la réduction spectaculaire de la banquise. On examine dans cette thèse les répercussions de ces changements sur l'hydrologie et le phytoplancton en mer de Barents. Pour cela, on s'appuie sur la création d'une base de données historiques comprenant les paramètres hydrologiques et bio-géochimiques. Un modèle 3D bio-géochimique spécifique à l'écosystème arctique est aussi utilisé quand les observations sont manquantes. Enfin, les données satellites fournissent des séries temporelles de concentration de glace, de Chlorophyle-a...La mer de Barents est caractérisée par un front polaire séparant les eaux atlantiques issues des mers Nordiques des eaux arctiques dont la position est connue à l'ouest de 35°E. Nous avons pu montrer que ce front se sépare en deux branches dans l'Est du bassin: le front du Nord et le front du Sud. Ces fronts enferment les eaux de la mer de Barents qui se forment en hiver. Un doublement du volume des eaux atlantiques (une " Atlantification " de la mer de Barents), a aussi été mise en évidence. Elle accompagne un déplacement des fronts Nord et Sud vers le Nord-est. Le volume des eaux de la mer de Barents reste inchangé.Ces changements, affectant l'hydrologie et la glace de Mer, ont un impact significatif sur le phytoplancton. Les deux efflorescences qui le caractérisent ont lieu plus au Nord et à l'Est. La biomasse totale annuelle a augmenté de 40% lors des deux dernières décennies. Ce travail montre que les conditions de glace de mer et la structure frontale sont les paramètres clefs dirigeant la variabilitéinter-annuelle du phytoplancton
The Barents Sea has a particularly rich ecosystem. This is an Arctic region subject to intense climate changes. The drastic decrease in sea ice cover is the most visible effect. What are the impacts of these climatic changes on the hydrology and phytoplankton? In order to answer these questions, this thesis relies on the creation of an extensive historical database of physical and bio-geochemical parameters. A 3D bio-geochemical model with an Arctic specific ecosystem is used when observations are lacking. At least, remote sensing data provides valuable time series of Ice concentration, Chlorophyll-a... The Polar Front, separating the Atlantic Water coming from the Nordic Sea from the Arctic Water, is the principal feature of the Barents Sea region. Its position is known west of 35°E, but we showed that the polar front splits into two branches in the East part of the Barents Sea: the "Southern Front" and the "Northern Front". They enclose the winter locally formed Barents Sea Water. An “Atlantification”, illustrating a doubling of the Atlantic Water volume, has been evidenced and goes along with a North-eastward shift of the fronts. These hydrological and sea ice changes have a significant impact on the phytoplankton development. The two blooms of the Barents Sea occur further North and East with a 40% total anual biomass increase for the last two decades. This study suggests that the winter sea ice conditions and the frontal structure are the key mechanisms driving the inter-annual phytoplankton variability

L'étude de la circulation dans le bassin Est de la Mer Méditerranée a été abordée par une analyse conjointe de simulations numériques réalisées avec un modèle à très haute résolution horizontale, de climatologies et d'observations in-situ et satellitaires. Une validation approfondie du modèle montre un bon accord entre les différentes masses d'eau. La circulation de surface est, elle aussi, en bon accord avec les schémas de circulation récents. Ainsi, la majeure partie de l'eau atlantique suit la côte africaine et forme un jet côtier intense au niveau de la côte libyenne, plutôt que le Mid Mediterranean Jet décrit il y a quelques années par plusieurs auteurs. Les structures de mésoéchelle bien répertoriées (tourbillons d'Egypte, Ierapetra, ...)sont également correctement reproduites. En accord avec des observations par satellite, le modèle montre que des tourbillons de mésoéchelle très énergétiques dominent la circulation de surface dans le sud du bassin Levantin. Les tourbillons de mésoéchelle sont plus énergiques en été qu'en hiver dans l'ensemble du bassin. Les simulations permettent en outre une analyse détaillée du cycle de vie de ces tourbillons et comment ils sont susceptibles d'affecter la circulation moyenne. Selon la position et le développement des tourbillons, des différents régimes de la circulation peuvent être reproduits. Notamment, les tourbillons du bassin Levantin (Tourbillons egyptiens, Lattaquié, Ierapetra) peuvent entraîner des blocages et bifurcations vers le large de l'inflow côtier d'eau atlantique de surface.