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Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales

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Séminaires 2011

by SEMSOU last modified Feb 03, 2014 05:13 PM


Mardi 11 octobre à 10h en salle Coriolis


Nicolas Kolodziejczyk (Post-doc de Fabienne Gaillard, ifremer/LPO, Brest)


Résumé : Using gridded temperature and salinity field predominantly based on global Argo in situ data (ARIVO), we investigate the inter-annual variability of generation, propagation and fate of the density-compensated anomaly of salinity (spiciness) observed in the thermocline of the subtropical and tropical Pacific Ocean over the period 2004-2010.

Successive anomalies of spiciness are evidenced on s? = 25.0 and 25.5 in both hemispheres of the Pacific Ocean during 2004-2010. They propagate within the thermocline from the north- and south-eastern subtropical regions of subduction towards the western tropics, following the mean stream functions in about 5 years. In the southern hemisphere the dominant spiciness signal is generated in the eastern basin near 15-35°S. It is mainly associated with a 2 to 3-year variability, which is reminiscent to ENSO variability. This suggests a impact of tropical variability on subtropical subduction. In the northern hemisphere, the dominant spiciness signal is subducted north of 30°N, and its generation develops within about 4-5 years which is comparable to PDO trend. The observations suggest that the spiciness anomalies reach the equator in the western tropics and could influence the long term trend of the freshwater and heat budget in the equatorial thermocline (5°S-N).



Lundi 10 octobre à 11h en salle Coriolis



Robert Scott (Laboratoire de Physique des Oceans Universite de Bretagne Occidentale, Brest)

Titre : Estimations de trajectoires de bouées dérivantes dans l'Atlantique Equatorial: une approche d'ensemble multi-modèle

Résumé : Nous avons comparé les estimations de trajectoires de bouées dérivantes de surface d’une durée de 1 à 7 jours dans l'Atlantique équatorial, sur une période de 18 mois avec cinq réanalyses de modèles de circulation océanique générale (OGCMs) à haute résolution et un produit déduit uniquement d’observations (SURCOUF). La distribution cumulative des erreurs de trajectoire a été estimée en utilisant plus de 7000 jours de bouées dérivantes de surface. Le produit déduit d’observations présente moins d’erreurs que n'importe laquelle des réanalyses d’OGCMs. Trois stratégies pour améliorer les estimations de trajectoire ont été explorées: deux méthodes pour produire des estimations composites multi-modèles ainsi qu’un filtrage spatial passe-bas. Les résultats ont été insensibles à la méthode utilisée pour créer les estimations composites, et la plupart des résultats sont meilleurs que pour le produit d'observation SURCOUF. La comparaison des compétences relatives des diverses réanalyses OGCMs suggère des perspectives prometteuses pour l'exploration de nouvelles améliorations: forcer les modèles avec un stress de vent à plus haute fréquence, mieux contrôler la qualité des données d'entrée, et utiliser la mise à jour incrémentale de l’analyse (Incremental Analysis Update IAU), procédure d'initialisation permettant de produire une analyse des océans en temps continu. L' OGCM ayant la plus faible résolution horizontale, c’est-a-dire GLORYS au 1/4º de longitude de résolution horizontale, fait les meilleures estimations de trajectoire. Les OGCMs individuels sont dominés par le bruit à des échelles spatiales inférieures à environ 100 à 200 km. Mais des signaux utiles sont masqués par ce bruit et pourraient être récupérés en combinant tous les champs de vitesse OGCM pour produire un modèle composite. Le modèle composite permet de reproduire des échelles spatiales d’environ 75 km.



Lundi 3 octobre à 11h en salle Coriolis



Ernesto Rodríguez, (Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology)

Titre : SWOT: The Surface Water and Ocean Topography Mission

Résumé : SWOT, the Surface Water and Ocean Topography mission is a NASA/CNES joint mission that will nominally launch in 2019. SWOT serves two communities to address key unknown issues in geophysics and applications. For oceanographers, SWOT will provide the first measurements of sea surface height (SSH) able to resolve small mesoscale and submesoscale circulation, providing key measurements for understanding ocean mixing and dissipation. For hydrology, SWOT will provide the first global inventory of fresh water and global changes in water storage and discharge. In the first part of this talk, the SWOT mission will be reviewed, including the science objectives and the principles behind near-nadir radar interferometry, which allows the determination of water elevation with accuracies and spatial resolutions several orders of magnitude better than traditional altimetry. The design of the SWOT mission, including temporal and spatial sampling characteristics, the expected data products and their accuracies, and the calibration and validation plans will also be reviewed. The second part of the talk will concentrate on the feasibility of estimating river discharge from the SWOT data. River discharge is an essential component in understanding the flux of fresh water in the global water cycle. While SWOT does not directly measure discharge, it will be shown that by combining the water body elevation and extent measurements, together with dynamical multi-temporal constraints, it is possible, in principle, to recover hidden variables (river bathymetry and friction coefficient) that allow for the estimation of global instantaneous discharge. Recent progress towards achieving this goal and plans for future experimental demonstrations will be presented.

Ermesto Rodríguez has worked at the Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, since 1985. During that time, he has been one of the pioneers of radar interferometry, providing a theoretical basis and participating in missions such as the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). He is currently the mission architect for the SWOT mission and the project scientist for the NASA QuikSCAT mission. He has also contributed to radar altimetry, scatterometry, ice sheet sounding, and electromagnetic scattering theory.



Jeudi 22 septembre à 11h en salle Coriolis



Anouk de Brauwere, (Université catholique de Louvain, Institute of Mechanics, Materials and Civil Engineering (Belgium) & Vrije Universiteit Brussel, Dept. Analytical and Environmental Chemistry (Belgium))

Titre : A multi-scale model for the Scheldt land-sea continuum

Résumé : The Scheldt River has its source in France, crosses Belgium and The Netherlands before it finally reaches the North Sea. During its journey the river receives huge amounts of pollutants from industry, agriculture and the densely urbanised regions it crosses. In the past decades the inputs have changed due to changing human activities, resulting in changed ecosystem responses, probably amplified by the simultaneous climatic change. On the other hand, we stand on the verge of more dramatic changes both in climate and direct human pressure, and it is not clear what will be the actual impact on the water quality and ecosystem in the Scheldt watershed and the North Sea. This issue is the research subject of a network of Belgian universities, called TIMOTHY (

A first phase of TIMOTHY is almost finished and some of the results obtained within this phase will be presented. More particularly the focus will be on the finite element model SLIM ( and its application to the tidal river-sea continuum of the Scheldt. This model exploits the finite element method to solve the governing equations on an unstructured grid, allowing to locally increase the spatial resolution without blowing up the computational cost. A brief overview will be given of the first applications successfully tackled with SLIM, followed by an outlook to current and future developments.


Jeudi 15 septembre à 11h en salle Coriolis


Ben Galton-Fenzi, LEGOS

Titre : Development of an ocean model for application to the Antarctic continental shelf seas

Résumé : The presentation will describe a model that is being developed to investigate the effect of a changing climate on the mass balance of ice shelves and dense water formation. The model is based on the Regional Ocean Modeling System (ROMS) which is able to simulate interactions between flows and topography, such as buoyant plumes of ice shelf water that can rise under ice shelves and dense plumes of Antarctic bottom water that flow down the continental shelf to the deep ocean. ROMS has been customised to include thermodynamic and mechanical ice-shelf/ocean interactions, frazil dynamics and tides. The application of the model and its scientific focus to several regions around Antarctic will be described. These regions contain the Amery Ice Shelf, the Mertz Ice Tongue and the Totten Glacier and are part of a larger research effort at the Antarctic Climate and Ecosystems Cooperative Research Centre. Preliminary results from a circum-Antarctic application show about half of the present net accumulation over Antarctica is melted from the underside of ice shelves. Future work will use the model shown here to investigate the impact of projected climate change on Antarctic mass balance.


Jeudi 8 septembre à 11h en salle Coriolis

Matthieu le Henaff, Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science RSMAS), University of Miami, Miami, USA

Titre : Les tourbillons frontaux du Loop Current dans le Golfe du Mexique : processus d’intensification et impact sur la prévisibilité de la dynamique régionale

Résumé : Le Loop Current est le courant s’écoulant dans le Golfe du Mexique, depuis le Canal du Yucatan jusqu’au Détroit de Floride. Il est une composante du courant de bord ouest de l’Atlantique, précédant le Gulf Stream. Ce courant présente une grande variabilité spatiale et temporelle. Son écoulement est d’abord direct entre les 2 détroits, puis s’étend en formant une boucle anticyclonique l’intérieur du Golfe. Cette boucle grandit progressivement a l’intérieur du Golfe, avant de se refermer sur elle-même, formant un tourbillon anticyclonique de grande dimension (~400 km) qui dérive ensuite vers l’ouest du Golfe. La période de formation de ces tourbillons varie de 4 à 18 mois, avec une périodicité dominante entre 6 et 11.5 mois. La variabilité du Loop Current a un impact déterminant sur la dynamique, mais aussi sur les échanges biologiques et chimiques dans le Golfe du Mexique. L’évolution du Loop Current est fortement influencée par le courant entrant par le Canal du Yucatan, mais la dynamique locale joue aussi un rôle prépondérant. En particulier, des tourbillons (eddies) cycloniques frontaux se forment le long du Loop Current par instabilité. L’intensification des ces eddies le long du courant et leurs interactions sont déterminantes lors de la formation des grands tourbillons anticycloniques.

A l’aide d’une simulation numérique du Golfe du Mexique d’une durée de 5 ans avec le modèle HYCOM, nous avons étudié l’extension du Loop Current et le processus d’intensification des eddies frontaux. Dans cette simulation, les eddies frontaux s’étendent jusque dans les couches profondes du Golfe. Les parties supérieures et inférieures d’un eddy peuvent se disjoindre, mais les eddies profonds et de surface tendent à s’aligner. Deux eddies peuvent de plus fusionner horizontalement pour former un eddy plus large. Enfin, les eddies frontaux peuvent s’intensifier quand le Loop Current est suffisamment étendu, lorsqu’ils s’écoulent au-dessus du talus continental du nord du Golfe, avant de rejoindre une zone plus profonde. Ce faisant, ils advectent des parcelles d’eau possédant une vorticité potentielle supérieure vers l’est du Golfe, plus profond. Ce transfert s’accompagne d’une anomalie positive de vorticité potentielle en profondeur, associée à une intensification de la vorticité relative de l’eddy. Cette intensification permet aux eddies d’affecter en retour l’évolution du Loop Current. Un ensemble de simulation, réalisé durant une période d’extension du Loop Current et de formation d’un tourbillon, suggère que la mesure de l’intensification des eddies frontaux permettrait d’améliorer les prévisions de formation des grands tourbillons anticycloniques du Golfe.



Mardi 19 juillet à 11h en salle Coriolis

Matthew England, UNSW

Titre : The role of ocean gateways in controlling regional and global climate

Résumé : The role of the Drake Passge (DP) and Indonesian Throughflow (ITF) in controlling regional mean climate and rainfall is examined using a set of coupled ocean-atmosphere general circulation models. This first involves exploring a series of climate model simulations employing different geometries in the Drake Passage gap. A profound global climate response is obtained, although the depth of the DP sill turns out to be a critical parameter in controlling the scale of the response. Other parameters that affect the climate sensitivity to Southern Ocean gateway changes include the rate of poleward atmospheric moisture transport in the Southern Hemisphere, and the prescribed atmospheric greenhouse gas concentrations. In the second part of the talk, experiments employing both a closed and open ITF are equilibrated to steady state and then 200 years of natural climatic variability is assessed within each model run, with a particular focus on the Indian Ocean region. Opening of the ITF results in a mean Pacific-to-Indian throughflow of 21 Sv, which advects warm West Pacific waters into the East Indian Ocean.

This warm signature is propagated westward by the mean ocean flow, however it never reaches the west Indian Ocean, as an ocean-atmosphere feedback in the tropics generates a weakened trade wind field that is reminiscent of the negative phase of the Indian Ocean Dipole (IOD).

This is in marked contrast to past ocean-only studies. The coupled feedback leads to cooler conditions over the west Indian Ocean, and an anomalous zonal atmospheric pressure gradient that enhances the advection of warm moist air toward south Asia and Australia. This leaves the African continent significantly drier, and much of

Australia and southern Asia significantly wetter, in response to the opening of the ITF. Given the substantial interannual variability that the ITF exhibits in the present-day climate system, and the restriction of the ITF in past climate eras, this could have important implications for past and present regional rainfall patterns over Indian Ocean rim nations.


Lundi 4 juillet à 11h en salle Coriolis

Julien Le Sommer, LEGI Grenoble

Titre : Interannual variability of large scale volume transports in the Southern Ocean : role of local wind curl and stochastic eddy forcing

Résumé : The Southern Ocean is home to some of largest of the world's ocean currents, with in particular the Antarctic circumpolar current (ACC) and its ~130Sv flowing through Drake passage. These current systems are also highly variable in time over a broad range of time scales. Understanding the nature and the causes of the interannual to decadal variability of large scale volume transport in the Southern Ocean is essential for both detecting climate trends and attributing the observed changes. High resolution ocean model simulations as performed by the DRAKKAR consortium ( are providing useful information for this purpose.

In this talk, we will discuss two new mechanisms contributing to large scale volume transport at interannual time scale in the Southern Ocean and discuss their relevance on the basis of a series of DRAKKAR eddy resolving numerical simulations. First, we will show how local wind curl variations in the western South Atlantic can drive year to year fluctuations of ACC transport at Drake passage as efficiently as zonal wind stress at latitudes of Drake passage. Second, we will show how the intense fluctuations of the Zapiola anticyclone volume transport in the Argentine basin results from the integration of the white noise forcing of oceanic eddies.

These results advocates that the explicit representation of mesoscale eddy dynamics and the reduction of error in wind stress curl in atmospheric reanalyses are essential for improving the interannual variability of Southern Ocean currents in ocean models.

JUIN 2011

Mercredi 29 juin à 14h en salle Coriolis

Camille Lique, Seattle

Titre : Exchanges between the Arctic Ocean and the North Atlantic: Origin, variability and impact in the Nordic Seas.

Résumé : While perhaps the most obvious, ice retreat is just one aspect of a changing Arctic system. The Arctic Ocean is also undergoing unprecedented modifications, that mostly affect its heat and freshwater budgets. As the signal of Arctic change is expected to have its major climatic impact by reaching south the subarctic seas, on either side of Greenland, to modulate the Atlantic thermohaline circulation, the objective of this talk is to investigate the variability of the exports of volume, heat, freshwater and sea-ice from the Arctic Ocean to the North Atlantic.

First, a realistic simulation from 1958 to 2002 run with a global ocean/sea-ice model is used to investigate some aspects of the variability of the Arctic freshwater budget, trying to understand which component of the balance is responsible for the variability of the Arctic freshwater content. We also examine the variability of the freshwater exports to the North Atlantic and we find that this variability is controlled differently on both sides of Greenland: whilst freshwater transport variations across Davis Strait are completely determined by the variations of the total volume flux, the salinity variations due to the ice ocean flux north of Greenland are responsible for a significant part of the freshwater export variability through Fram Strait. Afterward, a simulation run with a fully assimilated model of the very recent period is used to explore the possible consequences of the 2007 sea ice extent minimum on the Arctic Ocean freshwater content.

Then, the origins of the water masses exported from the Arctic to the North Atlantic along both sides of Greenland are investigated, using an original numerical method. A quantitative Lagrangian analysis is applied to the monthly climatological 3D output of a global ocean/sea-ice high resolution model. It allows quantification of the different branches of the export to the North Atlantic, as well as related timescales and water mass transformations. A complete and coherent scheme of circulation for the Arctic is proposed, and the role of the Barents Sea for the transformation of the Atlantic inflow is emphasized.


Jeudi 9 juin à 11h en salle Coriolis


Francesco d'Ovidio, LOCEAN

Titre : The submesoscale structuring role of horizontal stirring on marine ecological and biogeochemical dynamics.

Résumé : On the ecological timescale of planktonic blooms (days/weeks), the horizontal stirring structures the ocean upper layer in submesoscale filamentary domains of contrasted physical and biogeochemical properties. The role of submesoscale filament dynamics on fueling and organizing in space primary production is now recognized, but its effect on the community structure of phytoplankton - and possibly higher level of the trophic chains - is mostly unknown. Nevertheless, this information is of critical relevance for many issues like fishery management, ecosystem conservation, understanding marine biodiversity, and for better integrating the ecological processes into the biogeochemical cycles. Focusing on Lagrangian diagnostics like the Lyapunov exponent calculation, here I will show how synoptic maps of submesoscale filaments can be reconstructed from available global datasets like altimetry-derived surface velocities. In this way, some of the submesoscale ocean variability can be retrieved at the global scale. By combining this information with phytoplankton and tagged marine predator data, I will argue that submesoscale filaments can be considered as the building blocks of the planktonic ecological landscape, playing the role of fluid dynamical niches. The possibility of identifying these niches in real time opens new perspective for in situ surveys like the KEOPS2 campaign, allowing to design a novel type of experiments, aimed at better quantifying the role of plankton ecology on the biogeochemical cycles.

Mardi 7 juin à 11h en salle Jules Verne

Christelle BOSC, Dominique HEBRARD, Didier TREINSOUTROT (CETE Sud-Ouest)

Titre : Présentation du PCI applications satellites et télécommunications

Résumé :
Le PCI (Pole de Compétences et d'Innovation) "Applications satellites et télécommunications" du MEDDTL est hébergé au CETE (Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement) du Sud-Ouest, 1 avenue du Colonel Roche. Il a pour mission entre autres de faire le lien entre le monde du satellite et les utilisateurs.
Etant donné notre proximité géographique et les demandes de certains d'entre vous, le PCI Applications satellitaires et télécommunications sera au Legos le 7 juin pour se présenter. Une présentation générale du pole sera effectuée suivie de quelques exemples de projets menés ou suivis par le Pole en lien avec les thématiques couverture neigeuse, littoral, ... Vous pourrez ensuite prendre contact avec le PCI pour échanger sur vos thématiques.


MAI 2011

Mardi 31 mai à 14h en salle Coriolis


Titre : South Atlantic eddies: tracking and reconstructing their vertical structures using ARGO and satellite data

Résumé :
Oceanic eddies have been the subject of many experimental and theoretical studies in the last 40 years. Several studies used satellite altimetry to estimate the eddies general characteristics and pathways. But, since the altimetry is restricted to the surface, the transport estimations are usually based on numerical models results or simple assumptions about the rings geometry. The lack of in situ data makes it difficult to quantify the water trapped by the structures and their temperature and salinity anomalies. With the increasing number of ARGO floats profiles available, a comprehensive direct assessment of the mesoscale eddy vertical structures became possible.
But, to achieve this objective it is first necessary to track the mesoscale structures and determine their surface characteristics. The comparison between 3 methods for the automatic detection of mesoscale coherent structures provides a good picture of the mesoscale eddies general characteristics over the South Atlantic Ocean. This comparison contributes to enlighten the methods main advantages and shortcomings.
The results are particularly good for the Agulhas Rings, which have the longest lifetimes of all South Atlantic eddies. A method that combines the vertical profiles from the ARGO floats program and satellite Sea Surface Height (SSH) data is used to reconstruct their vertical structures. All eddies shed by the Agulhas retroflection in the period between January 2005 and December 2008 were successfully reconstructed. The velocity structures obtained are tilted and phase shifted in relation to the temperature anomalies, resulting in an annual mean eddy meridional heat flux. The volume transport by Agulhas rings responsible for most of the leakage of Indian Ocean waters to the Atlantic is also calculated. A large inter-annual variability in the volume transport was observed, with a maximum in 2007. This variability is related to the number of structures shed by the Agulhas retroflexion per year, while ring shapes play a secondary though important role.


Vendredi 20 mai à 11h en salle Jules Verne

Alexandre GANACHAUD (LEGOS/IRD Nouméa)

Titre : La circulation océanique du Pacifique sud-ouest: avancées SPICE 2003-2011

Résumé :
SPICE (Southwest Pacific Ocean Circulation and Climate Experiment) est un projet international sous les auspices de CLIVAR visant à comprendre la circulation de l'océan Pacifique sud-ouest et son influence directe et indirecte sur le climat et l'environnement. Les eaux du Pacifique Sud cheminent vers l'ouest dans le courant sud-équatorial (SEC), qui redistribue l'eau de la zone subtropicale vers l'équateur et l'océan Austral. Les changements dans la température ou la quantité d'eau arrivant à l'équateur ont la capacité de moduler ENSO et produire des rétroactions climatiques à l'échelle du bassin. A la rencontre des archipels du Pacifique sud-ouest, le SEC se divise en jets zonaux et une partie alimente le courant du Queensland nord, en route vers l'équateur. Des mesures et des simulations numériques sont analysées pour comprendre ce cheminement et sa variabilité. Ces mesures viennent compléter un vaste dispositif visant à appréhender les courants de bord ouest du Pacifique ainsi que l’alimentation des eaux équatoriales.


Mardi 17 mai à 14h en salle Lyot

Raphaëlle Escoube (IUEM, Brest)

Titre : Géochimie isotopique du Fer et Germanium dans les systèmes fluviaux et hydrothermaux

Résumé :
Ce travail de thèse étudie les signatures isotopiques du Fer (Fe) et du Germanium (Ge) aux niveaux des interfaces océaniques. Les interfaces eau de mer/rivière et eau de mer/ fluides hydrothermaux ont été choisies pour leur forte teneur en Fe et Ge, de même que pour leur importante réactivité.
Notre étude et les précédentes analyses du fer dissous dans les rivières montrent que leur composition isotopique (d56Fe) présente une forte hétérogénéité (pouvant atteindre 1‰ pour les rivières importantes du nord des Etats-Unis et de Sibérie et jusqu’à 3.3‰ pour les eaux de marécages et d’étangs). L’apport de fer dissous est généralement contrôler par les processus de floculation. Il est donc important d’étudier le potentiel fractionnement isotopique du fer lors du mélange d’eau de mer et de rivière au niveau de l’estuaire. L’étude d’un gradient de salinité sur l’estuaire de North River (US) révèle l’absence de fractionnement isotopique lors du processus de floculation. Il est donc possible d’assimiler l’apport de fer à l’océan par les rivières à leurs valeurs isotopiques (0.43‰ dans le cas de North River). Au cours du profil de salinité, la composition isotopique du fer particulaire, quant à elle, enregistre le mélange de matériels en suspension originaires (1) de la rivière, (2) des colloïdes nouvellement formés et (3) de la resuspension issue des sédiments côtiers. Les récentes analyses de la composition isotopique du fer dissous de l’océan ouvert révèlent une composition légèrement enrichie en isotopes lourds (autour de 0.2‰). Ce résultat suggère qu’un fractionnement isotopique se produit lors de la dissolution des dépôts atmosphériques au niveau de l’océan de surface. Notre étude sur les rivières et estuaires souligne la présence de plusieurs mécanismes pouvant produire ces d56Fe positifs dans les systèmes aqueux. Ces processus pourraient être appliqués à l’étude des valeurs positives de l’eau de mer.
L’analyse de la composition isotopique du germanium sur des matrices aqueuses nécessite le développement de nouvelles méthodes analytiques, en particulier l’utilisation du « double spike » et analyse isotopique « en ligne » de composés du germanium dans l’eau de mer. Lors de cette étude, la solution élémentaire « NIST3120a », préalablement calibrée avec les standards utilisés dans les études précédentes, est proposée comme nouveau standard isotopique. Les rapports Ge/Si et d74Ge ont été étudiés au niveau du système hydrothermal de basse température de Loihi (Hawaii, USA). La systématique de Loihi est comparée avec des fluides de haute température d’East Pacific Rise (EPR 9-10°N). L’étude des fluides hydrothermaux de Loihi et EPR révèle un fractionnement des rapports Ge/Si et d74Ge par rapport à la roche basaltique. Le relatif enrichissement des fluides en Ge (vs. Si) associé avec le fractionnement isotopique peut s’expliquer par la précipitation du quartz dans la zone de réaction en profondeur et/ou lors de la remontée du fluide. L’étude des tapis microbiens de Loihi, composés essentiellement d’oxyhydroxides de fer avec des traces de silice amorphe et de débris volcaniques, suggère que le germanium fractionne jusqu’à -2.74‰ lors de sa sorption sur les oxyhydroxides de fer. Quant aux dépôts hydrothermaux de sulfures d’EPR, leurs valeurs très négatives permettent d’estimer un facteur de fractionnement maximum de -6.28‰ entre la sphalerite et le fluide. Les facteurs de fractionnement pour les réactions du germanium avec les oxyhydroxides de fer et les sulfures, obtenus lors de cette étude, correspondent aux récentes estimations théoriques et expérimentales. La combinaison des rapports Ge/Si et d74Ge se révèle être un traceur utile pour comprendre les systèmes hydrothermaux et pourrait aboutir à des applications en paléoenvironnement. Un bilan de masse préliminaire de la composition isotopique du germanium dans l’eau de mer confirme que la précipitation authigénique du germanium au niveau des sédiments marins induit un puits important de germanium dans l’eau de mer.


AVRIL 2011

Jeudi 28 avril à 11h en salle Jules Verne

Pierre-Marie Poulain (OGS Trieste, Italie)

Titre : Mediterranean surface circulation based on drifter and satellite altimeter data in 1992-2009

Résumé :
The displacements of satellite-tracked drifters are used, in concert with satellite-derived sea surface height and surface wind estimates, to study quantitatively the wind-induced and geostrophic surface circulation (between 0 and 15 m depth) of the entire Mediterranean Sea for the period spanning 1992-2009. Maps of wind-driven surface currents show substantial speeds in the NW Mediterranean and the Levantine and Aegean basins, mainly due to the predominance of sustained winds in these areas (Mistral, Meltemi). After removal of the wind-driven Ekman components, drifter velocities were combined with satellite sea level anomaly data to produce maps of surface geostrophic circulation for the entire Mediterranean Sea (mean, variance and energy levels). In the Western Basin, they show the main pathways of the surface waters (Atlantic Water - AW) generally flowing eastward from the Strait of Gibraltar to the Strait of Sicily (the Algerian Current), and the Northern Current transporting waters back westward along the Italian, French and Spanish coasts. Intermittent and long-lived sub-basin scale eddies abound in the Tyrrhenian and Algerian seas. In the Eastern Basin, the mean geostrophic velocity maps were produced separately for the two extended seasons and for the period prior and after 1 July 1997 as seasonal and interranual reversals have been documented in the literature, the latter being associated with the Eastern Mediterranean Transient. Significant variations occur in the Ionian Sea, with seasonal reversals of the currents in the south, and changes of the main AW pathway from anticyclonic (prior to 1 July 2007) to cyclonic.


Mardi 26 avril à 11h en salle Coriolis

François Colas (LOCEAN)

Titre : Fine-scale processes and role of the eddies in eastern boundary upwelling systems

Résumé :
Oceanic eastern boundary upwelling regions are generally studied because they are among the most productive ecosystems in the ocean. More recently, they started to catch attention because it has been shown that they are a large source of bias in climate model solutions. In these regions, which have weak mean circulation (relative to western boundary regions), eddies are an essential component of the dynamics.
In this talk, we analyze nested eastern-boundary circulation model solutions (in the Peru-Chile and US West Coast regions) and we discuss some aspects of the role of the eddies. A particular attention is on the near-surface heat balance because of its importance in the coupled atmosphere-ocean system. The balance is principally between the ocean-atmosphere heat flux and the advection terms. We characterize the eddy buoyancy fluxes and the eddy-induced circulation in the stratified interior and the near-surface.
Other fine-scale processes, important in these regions are discussed. For example, we show the extreme sensitivity to the near-shore wind forcing of the upwelling dynamics and the eddy activity.


Jeudi 21 avril à 11h en salle Jules Verne

Anne Molcard (LSEET, Univ. Toulon)

Titre : Études du transport en milieu côtier à l’aide de modèles et de systèmes d’observation intégrés

Résumé :
L'utilisation conjointe d'observations eulériennes (par radar côtier) et lagrangiennes avec des modèles de circulation permet une meilleure compréhension de la dynamique océanique. Quelques exemples de combinaisons sont décrits dans le cadre de l'identification de barrières de transport (couplage modèles -flotteurs-radar), et d'une étude sur la génération de structures de meso-échelle (couplage modèle-radar).


Lundi 4 avril à 14h en salle Coriolis

Dr K.K. Satpathy (Environmental Safety Division, RSEG, REG, Indira Gandhi Center for Atomic Research, Kalpakkam-603 102, Tamil Nadu, India)

Titre : Ecological studies in the coastal waters of Kalpakkam, southeast coast of India, in the vicinity of a nuclear island

Résumé :
Ecological monitoring of the coastal waters at Kalpakkam, south east coast of India, which presently harbors various nuclear facilities such as Madras Atomic Power Station (MAPS), Nuclear Desalination Demonstration Plant (NDDP), Reprocessing facilities, Indira Gandhi Centre for Atomic Research and the upcoming Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR), has been in progress for the last four years to create benchmark data on water quality, phytoplankton, zooplankton, fishes, sedentary organisms and mollusks. Results indicated significant impact of monsoonal rain and backwaters discharge on the coastal waters quality. Presently substantial increase in nutrient and turbidity (also suspended matter) values and decrease in chlorophyll content are observed as compared to earlier reported values of late 1980s. About 325 phytoplankton, 140 zooplankton, 350 fish, 130 mollusks and 100 sedentary organisms have been catalogued and are being identified. Although, significant increase in phytoplankton species diversity was noticed presently, reduction in phytoplankton density was observed as compared to values available 20 years ago. Two fish species were recorded for the first time in the Indian coastal water, which are native to Indonesia. The study indicated that the coastal water is rich in biodiversity. The influence of monsoonal rain and backwater discharge on costal sediment characteristics is also presented in the talk. Very little impact of nuclear activity on the coastal water biodiversity and water quality was observed. The talk also discusses in details their seasonal and annual variations and their relationship to environmental variables. Moreover, the impact of tsunami, which has devastated this locality, on coastal water quality is also presented.

Keywords: Coastal water, Nuclear power plant, Coastal biodiversity, Sediment characteristics, Impact of tsunami


MARS 2011

Mardi 29 mars à 11h en salle Coriolis

Mary Elliot (Univ. Edinburgh, UK)

Titre : Hydrographic changes in the Western Pacific warm pool and ENSO patterns reconstructed from giant bivalves during the Holocene and Last Glacial periods.

Résumé :
This study present reconstructions of sea surface hydrology changes in the Western Pacific Warm Pool over the past 60,000 years. Paleoclimatic reconstructions are derived from giant bivalves fossilised in tectonically uplifted coral reefs of the Huon Peninsula, Papua New Guinea. Fossil Tridacna sp. have been extracted from well-defined, well preserved and well-dated fossil reefs. Two reef sequences have been studied: 1- the Early Holocene reef (9-6 ka BP) and 2- the Glacial reefs (35-65 ka BP). Bulk and seasonally resolved records of ?18O reflect past changes in water temperature and precipitation in this area which is particularly sensitive to El Niño Southern Oscillation variability.

Results show that the early Holocene was significantly drier and colder than modern, whereas there was no significant change in evaporation-precipitation balance during the glacial. Comparison of the seasonally resolved records suggests that ENSO variability subdued during all the studied periods compared to modern.


Jeudi 10 mars à 11h en salle Lyot

Serge Le Reste (IFREMER) et Laurent Bèguery (INSU)

Titre : Profileurs et planeurs sous marins autonomes : Technologie, missions et R&D

Résumé :
Laurent Bèguery (Division Technique de l’INSU) et Serge Le Reste (IFREMER) nous parleront des planeurs et profileurs sous marins. Ces 10 dernières années ont vu apparaître des développements majeurs permettant l'assimilation de données de l'océan global pour l'océanographie opérationnelle.

Dans ce cadre, les profileurs autonomes sont les principaux instruments qui accèdent à l'observation in situ (température et salinité) de l'océan jusqu'à 2000m de profondeur. Le planeur sous marin (glider) permet de mesurer les paramètres de la colonne d'eau en allant de la surface à 1000 mètres de profondeur. En 'planant' sous l'eau, il parcourt environ 20 Km par jour et peut rester plusieurs mois en mer.

Seront présentés les principes de fonctionnement et les technologies des profileurs Provor, les évolutions tendant à améliorer ses performances (Arvor) ainsi que celles des planeurs de type Slocum et SeaGlider. Les applications émergeantes telle que l'emport de nouveaux capteurs pour la bio-geochimie seront abordées.


Jeudi 17 février à 11h en salle Coriolis

Philippe GASPAR (CLS)

Titre : Impact de la circulation océanique sur la distribution et la mortalité juvénile des tortues luth du Pacifique Ouest

Résumé :

Dès qu’elles émergent de leur nid, les jeunes tortues marines se précipitent vers la mer et nagent en direction du large ou elles « disparaissent ». Elles ne « réapparaissent » que plusieurs années plus tard lorsque, adultes, elles reviennent pondre sur les plages ou rejoignent des zones de nourrissage à proximité de la côte. Il est désormais établi que durant ces « années perdues », les juvéniles dérivent, essentiellement passivement, au gré des courants du large. La circulation océanique de surface joue donc un rôle majeur dans l’histoire de vie des tortues marines puisqu’elle détermine les zones dans lesquelles les juvéniles dériveront durant les premières années de leur vie.

Nous nous focalisons ici sur la population de tortues luth (Dermochelys coriacea) du Pacifique ouest et simulons numériquement la dérive des nouveau-nés (puis juvéniles) au départ de 2 sites de ponte majeurs situés sur la côte nord de Nouvelle-Guinée. Cette dérive est simulée grâce au logiciel ARIANE alimenté par les courants issus de la première ré-analyse globale de la circulation océanique fournie par Mercator-Océan (GLORYS-1). Nos simulations montrent que, selon leur date de naissance, les nouveau-nés émergeant d’une même plage de ponte peuvent dériver dans des zones extrêmement différentes (Pacifique Nord ou Sud, Océan Indien). La renverse saisonnière du courant côtier de Nouvelle Guinée (NGCC) joue un rôle majeur sur la dispersion observée.

Combinés avec des données de génétique et de suivis satellitaires d’individus adultes, nos simulations de dérive montrent que :

a) Les adultes suivis au départ d’une plage de ponte donnée migrent essentiellement à l’intérieur du domaine océanique dans lequel les juvéniles de cette même plage ont dérivé. Cette observation supporte l’hypothèse que les adultes exploitent les zones qu’ils ont « découvertes et cartographiées » lors de leur phase juvénile océanique;

b) Les adultes semblent n’exploiter qu’une partie des zones dans lesquelles les juvéniles ont dérivé. Les zones peu ou pas visitées par les adultes sont celles pour lesquelles (a) la mortalité juvénile est vraisemblablement élevée ou (b) la circulation océanique n’offre pas de solution simple de retour vers la plage de naissance. Ceci suggère que, puisque la variabilité océanique détermine la répartition des juvéniles dans les différentes zones de dérive, elle conditionne également le taux de mortalité juvénile à l’échelle de la population.


Vendredi 11 février à 11h en salle Coriolis

Anne-Sophie KREMEUR (LSCE, Gif sur Yvette)

Titre : Le rôle inexploré des eaux modales dans le cycle des nutriments de l’océan.

Résumé :
Les eaux modales sont des masses d'eau volumineuses et présentes dans tous les océans. Elles se forment entre l’hiver et le printemps lorsque la couche de mélange s’amincit entraînant le déplacement d’une masse d’eau importante de la couche de mélange (en surface) vers la thermocline (en subsurface). Intimement liées la circulation géostrophique, ces masses d’eaux ont l’originalité d’être en contact avec l’atmosphère au début de leur formation et de rester par la suite isolées dans les couches de subsurface au cours de leur trajet à travers l’océan. Cette étude se focalise sur le bassin Atlantique nord où très peu d’études ont été conduites sur la biogéochimie des eaux modales subtropicales (Bates et al., 2002 ; Palter et al., 2005), alors que leur physique est aujourd’hui activement examinée. Bien que peu explorés, le rôle important des eaux modales sur le réservoir en nutriments de subsurface ainsi que leur capacité à isoler le carbone de l’atmosphère semblent aujourd’hui indéniables.

Notre approche utilise d’une part, le modèle bio-physique GYRE-LOBSTER dans une configuration idéalisée de l’Atlantique nord et, d’autre part, le modèle bio-physique NEMO-PISCES dans une configuration globale. Ces deux modèles permettent d’appréhender les propriétés des eaux modales subtropicales à grande échelle spatio-temporelle.

La première partie de l’exposé sera centrée sur la mise en place et l’évolution des nutriments dans les eaux modales subtropicales à l’état moyen. Par la suite, un regard important sera porté sur l’impact de ces eaux sur la production primaire. La deuxième partie de l’exposé s’attachera à démontrer comment le réservoir subtropical en nutriments et en carbone des couches de subsurface est conditionné, d’une part, par la variabilité climatique décennale à grande échelle du bassin Atlantique nord et, d’autre part, par le couplage entre processus physiques et biogéochimiques dans la zone de formation des eaux modales. Un nouvel état-de-l’art des eaux modales sera établi pour la gyre subtropicale de l’océan Atlantique nord.


Vendredi 4 février à 14h en salle Coriolis


Titre : Mesure et modélisation des vagues : Applications en anthropologie et en acoustique atmosphérique.

Résumé :
1) Dans les iles Marshall du Pacifique, les navigateurs traditionnels, utilisaient les motifs à la surface de l'océan pour trouver la direction des atolls. Ces motifs seraient formés par l 'interaction entre les récifs et la houle. Dans le cadre d'une étude anthropologique, une campagne de mesure et un effort de modélisation a permis d'identifier (ou pas) les fondements physiques de ces techniques de navigations

2)Pour faire respecter le traité d interdiction des essais nucléaires, un réseau de surveillance fut mis en place pour détecter d'éventuels explosions. Les infrasons atmosphériques générés par une explosion nucléaire se propagent sur de longues distances, et quelques dizaines de stations sur la planète permettent sa couverture globale. Initialement considéré comme bruit de fond, il s'est avéré qu'une partie du spectre des infrasons peut être expliqué par le ressac des vagues à la côte. Les résultats de notre étude ont permis de mieux caractériser et comprendre ce "bruit des vagues"



Jeudi 27 janvier à 14h en salle Coriolis

Jérôme BOUFFARD (IMEDEA, Majorque)

Titre : Caractérisation de la (sub)méso-échelle à partir d’observations multi-sources

Résumé :
Dans le contexte des changements globaux, la (sub)méso-échelle océanique (échelles spatiales : 10-100 km, échelles temporelles : quelques jours à quelques mois) joue un rôle fondamental sur la variabilité de la circulation océanique régionale, sur le transport de chaleur et d'eau douce ainsi que sur l’exportation/importation de traceurs biogéochimiques, notamment aux interfaces côte-large. La variabilité des courants associés à ces flux nécessite d’être estimée précisément, en surface et dans l’océan profond, des échelles (sub)saisonnières aux échelles climatiques. Cet objectif sous-entend la mise en place de méthodologies spécifiques permettant de traiter, confronter et combiner différentes mesures, complémentaires en termes de contenus géophysiques et d’échantillonnages (campagnes en mer, observatoires marins et télédétection satellite). En support de l’observatoire marin des Baléares (SOCIB), différentes expérimentations en mer ont donc été menées par l’IMEDEA-Majorque afin d'étudier la dynamique des courants côtiers Catalans et Baléares (BC) ainsi que l’activité (sub)méso-échelle se manifestant à leur périphérie. Pour cela les données provenant de missions gliders effectuées sous des traces altimétriques ont été utilisées conjointement aux mesures satellitaires. D’une part, les courants absolus ont pu être déterminés le long de la colonne d’eau au moyen des gliders côtiers ; d’autre part, les vitesses altimétriques ont été construites à partir de données expérimentales à haute résolution afin de caractériser les courants de surface de fine échelle (< 20km). Cette approche a permis d’homogénéiser les vitesses in situ et spatiales en vue d’évaluer les courants horizontaux associés au BC et à un tourbillon anticyclonique également observé via la thermographie satellite (Bouffard et al., 2010). Par la suite, une simulation numérique régionale utilisée en synergie avec les observations multi-capteurs a également permis de mieux comprendre les origines et mécanismes associés aux structures (sub)méso-échelles observées. Le forçage principal proviendrait de la remontée brusque d’eaux Atlantique en mer Baléares, via le Canal d’Ibiza ; les interactions non-linéaires entre cette masse d’eau peu salée et la circulation cyclonique du Courant Nord méditerranéen sont en effet apparues comme étant à la source d’instabilités (sub)méso-échelles se manifestant entre Majorque et la côte Ibérique (Bouffard et al., 2011b).


Vendredi 14 janvier à 11h en salle Coriolis


Titre : Layering dans l'océan intérieur: étude d’interaction d’échelles vers la dissipation

Résumé :
Les observations de l'océan intérieur révèlent l'existence de fines couches superposées sur la verticale - ou layering-, souvent situées en proche voisinage de structures énergétiques de méso-échelle. Ces fines couches ont des échelles en limite de la turbulence géostrophique et amènent la question de la fuite du réservoir géostrophique dans le bilan énergétique de l'océan pour la route intérieure vers la dissipation. Je présenterai et discuterai deux exemples de telles observations : 1) à l'équateur, au sein des jets profonds vers l'Ouest, 2) au pourtour d'un Meddy Quels sont les mécanismes de formation de ces couches? quels rôles jouent-elle dans le transfert l'énergie vers les échelles de la dissipation? Des éléments de réponse sont apportés via l'analyse de simulations numériques et d'observations de haute résolution aujourd'hui accessibles par la géosismique. Le layering équatorial est formé dans des zones marginales pour l'instabilité inertielle. La zone de layering observée au dessus d'un Meddy possède la signature de la turbulence stratifiée, caractérisée par une cascade directe d'énergie vers les échelles de la dissipation.


Jeudi 13 janvier à 15h en salle Coriolis


Titre : Accounting for forcing interpolation error in ecological model-data inference

Résumé :

Data interpolation is useful to provide forcings for dynamical models in ecology. However, we show by simulation that a standard approach of neglecting interpolation error when making inference on the dynamical model can invalidate tests and confidence intervals based on asymptotic theory. Inference is improved using the parametric bootstrap to simulate the effects of forcing error, but a more effective solution is to fit the forcings jointly with the dynamical model (ideally, in combination with the bootstrap). To demonstrate, we investigate algal loss processes in Lake Geneva, 1990, using a dynamical phytoplankton model forced by spline data interpolations for primary production and zooplankton abundance. The unrestricted model passes goodness-of-fit, and hypotheses of no grazing, no grazing saturation, and no “other” loss processes (allowing for respiration) are all firmly rejected under the model. Grazing efficiency (as a % of gross primary production) is estimated as 31% with a 90% confidence interval of 19–47%. This example shows how valid inference can be made on targeted ecosystem processes using data interpolations as forcings with errors accounted for.


Jeudi 6 janvier à 14h en salle Coriolis


Titre : Seasonal heat balance in the upper 100 m of the equatorial Atlantic Ocean

Résumé :
The variability of Sea Surface Temperature (SST) in the equatorial Atlantic is characterized by a strong cooling in May-June and a secondary cooling in November-December. The focus of this study is to investigate the mechanisms which drive this SST seasonal cycle right at the equator. A numerical simulation of the Tropical Atlantic is used to diagnose the different contributions to the temperature tendencies in the upper 100 m. The simulation reproduces adequately the seasonal cycle of equatorial SST. Two distinct regions are observed. The first one is the center of the basin, between 20W and 10W, where the coolest temperatures are observed during both seasons. This is shown to be due to enhanced vertical heat ux. It results from a strong vertical shear at the upper bound of the Equatorial Undercurrent (EUC), which is shallow and still energetic in this region. Although the mean thermocline and EUC rise eastward, subsurface cooling in the eastern equatorial Atlantic is not as strong as in the center of the basin. We explain this by a low EUC and a strong stratification in the eastern equatorial Atlantic. The strong stratification is due to the presence of warm and low saline surface waters. It limits the vertical mixing to the upper 20 meters and disconnects the surface from subsurface dynamics. Cooling through vertical mixing in the center of the basin exhibits a strong semi-annual cycle with two peaks of comparable intensity. During the first peak, in May-June, vertical mixing drives the SST while during the second peak, in November-December, the atmosphere strongly acts to damp the cooling, resulting in an effective cooling much weaker than during boreal summer. At seasonal time scale, cooling events are closely linked to the enhancement of the vertical shear at the upper bound of the EUC, which appears to be not directly driven by the strength of the EUC, but by the strength and the vertical extent of the surface westward current.


Jeudi 6 janvier à 11h en salle Coriolis

Nathalie ZILBERMAN (SCRIPPS, San Diego, USA)

Titre : Incoherent nature of M2 Internal Tides at the Hawaiian Ridge

Résumé :
Moored current, temperature, and conductivity measurements are used to study the temporal variability of M2 internal tide generation above the Kaena Ridge, between the Hawaiian islands of Oahu and Kauai. The energy conversion from the barotropic to baroclinic tide measured near the ridge crest varies by a factor of two over the six-month mooring deployment (0.5 - 1.1 Wm-2). The energy flux measured just off the ridge undergoes a similar modulation as the ridge conversion. The energy conversion varies largely due to changes in the phase of the perturbation pressure, suggesting variable work done on remotely generated internal tides. During the mooring deployment, low frequency current and stratification fluctuations occur on and off the ridge. Model simulations suggest that these variations are due to two mesoscale eddies that passed through the region. The impact of these eddies on low mode internal tide propagation over the ridge crest is considered. It appears that eddy related changes in stratification, and perhaps cross-ridge current speed, contribute to the observed phase variations in perturbation pressure, and hence the variable conversion over the ridge.


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