Etude des mécanismes de dispersion en zone côtière. Application aux fronts tidaux en mer d'Iroise

IN COASTAL AREAS, WHEN THE SUMMER STRATIFICATION SETTLES, THE BOTTOM AND SURFACE TURBULENT BOUNDARY LAYERS CAN OVERLAP AND DELINEATE THERMAL FRONTS. AN EXAMPLE IN THE IROISE SEA IS THE USHANT FRONT THAT DEVELOPS AROUND AREAS OF INTENSE MIXING (ZMP): THE "RAZ DE SEIN" AND THE AREA OF OUESSANT. ITS EXTENSION IS VARIABLE AND EXCEEDS THE AREAS OF MIXED WATERS PRODUCTION. BOTH THE EXTENSION OF THE FRONT AND ITS VARIABILITY ARE SENSITIVE TO MECHANISMS OF DISPERSION OF HOMOGENIZED WATERS. THOSE MECHANISMS OF DISPERSION ARE STUDIED USING ACADEMIC CONFIGURATIONS WHERE TIDAL MIXING IS REPRESENTED AS FIXED AREAS WHERE STRATIFIED WATERS ARE CONTINUOUSLY HOMOGENIZED. IT IS SHOWN THAT BAROCLINIC INSTABILITY DEVELOPING AT THE EDGE OF THE ZMPS REPRESENTS THE MOST EFFICIENT MECHANISM TO DISPERSE THE HOMOGENIZED WATERS. ANY PROCESS THAT MODIFIES THE CHARACTERISTICS OF BAROCLINIC INSTABILITY, OR THE AUTO-PROPAGATING EFFICIENCY OF EMERGING STRUCTURES, SIGNIFICANTLY IMPACTS THE DISPERSION RATE AND PATTERN. THE SENSITIVITY OF DISPERSIVE PROCESSES TO SEASONAL AND LOCAL PARAMETERS IS ANALYZED. Realistic configurations of the Iroise sea are then used to investigate the variability of thermal fronts when mixing processes are combined with dispersive mechanisms. Thermal gradients in the surface and subsurface layers are investigated considering extension patterns of the Ushant front during summer 2009. It is shown that thermal fronts are partly initiated by the presence of mixed waters produced in ZMPs and subducted in subsurface. Those anticyclonic structures thicken the subsurface layer, and can interact with surface turbulence, thus favoring the outcropping of cold to mild waters at the surface.Dans les zones côtières, la turbulence des couches limites conduit parfois à l'homogénéisation totale de la colonne d'eau. Lorsque la stratification estivale se met en place, ces zones homogénéisées sont associées à des fronts thermiques. En mer d'Iroise, les fortes marées aux abords de Sein et d'Ouessant font apparaître le "front d'Ouessant". Son extension résulte de mécanismes dispersi fs des eaux homogènes, est variable et dépasse les zones de brassage où ces eaux sont produites (ZMP). Les mécanismes dispersifs sont étudiés à l'aide de configurations académiques où le mélange de marée est représenté par une zone fixe où les eaux stratifiées sont brassées en permanence. On montre que l'instabilité barocline, qui se développe aux frontières de la ZMP, est le processus le plus efficace pour disperser les eaux mélangées. Tout processus affectant l'instabilité barocline, ou la dispersion des structures émergentes, influence significativement le taux de dispersion et la forme du panache d'eaux mélangées. Ceci permet d'analyser la sensibilité du processus dispersif aux paramètres locaux et saisonniers. Des études en configuration réaliste permettent d'analyser les effets conjugués du mélange et de la dispersion sur l'extension des gradients thermiques en mer d'Iroise. Leur influence sur la variabilité des fronts en surface et subsurface est analysée sur l'été 2009. On montre que les fronts thermiques de surface sont en partie initiés par la présence d'eaux produites dans les ZMP et infiltrées dans la thermocline. Ces structures épaississent la couche intermédiaire et, par l'action de la turbulence de surface, facilitent la création d'eaux froides à tempérées en surface