SEMANE 2002

Name: SEMANE 2002
Start: 2002-07-15
End: 2002-07-26
Location: Détroit de Gibraltar

Type	Campagne océanographique
Navire	Thalassa
Propriétaire navire	Ifremer
Dates	15/07/2002 - 26/07/2002
Chef(s) de mission	CARTON Xavier , MORIN Pascal
	LABORATOIRE D'OCÉANOGRAPHIE PHYSIQUE ET SPATIALE - UMR 6523 Centre Ifremer Bretagne ZI Pointe du Diable CS 10070 29280 Plouzané +33 (0)2 98 22 42 76 dirumr6523@ifremer.fr http://www.umr-lops.fr/
DOI	10.17600/2040080
Objectif	Les mesures de Semane visent donc à quantifier la structure des courants d'eau méditerranéenne sur le talus ibérique, à comprendre ses mécanismes d'instabilité et à déterminer la dynamique des tourbillons ainsi formés. La campagne 2002 a uniquement consisté en 3 radiales hydrologiques et courantologiques pour mesurer les flux d'eaux méditerranéennes et d'autres masses d'eau dans la partie orientale du golfe de Cadix. Le projet de rattachement est SEMANE.

Mer/Océan

Détroit de Gibraltar

(Golfe de Cadix)

Ports

Port départ : Lisbon (Portugal)

Port fin : Brest (France)

Limites

Nord	Sud	Ouest	Est
37.0	33.0	-9.0	-6.0

Organisme responsable de la campagne

LABORATOIRE D'OCÉANOGRAPHIE PHYSIQUE ET SPATIALE - UMR 6523

Centre Ifremer Bretagne

ZI Pointe du Diable

29280 Plouzané

+33 (0)2 98 22 42 76

dirumr6523@ifremer.fr

http://www.umr-lops.fr/

Organisme(s) participant(s)

IFREMER, CNRS, UBO, Université de Perpignan

Discipline(s)

CHIMIE OCEANIQUE
OCEANOGRAPHIE PHYSIQUE

Code	Libellé	Quantité	Responsable
D71	Profileur de courant ADCP de coque 75 kHz et 150 kHz	-	CARTON Xavier
G73	Echo sondage vertical	-	CARTON Xavier
H09	Bouteilles	37 Stations	CARTON Xavier
H10	Stations bathysonde	70 Stations	BRANELLEC Pierre
H21	Oxygène	37 Stations	CARTON Xavier
H22	Phosphates	34 Stations	MORIN Pascal
H24	Nitrates	34 Stations	MORIN Pascal
H26	Silicates	34 Stations	MORIN Pascal
H71	Mesures (T,S) de surface en route	-	CARTON Xavier
H73	Traceurs géochimiques (ex fréons)	34 Stations	CARTON Xavier
H74	CO2	34 Stations	CARTON Xavier
M06	Mesures de routine systématiques Centrales vent et météo	-	CARTON Xavier

Travaux

-Mesures hydrologiques en station (CTD, bouteilles Niskin pour mesures de salinité et O2).
-Mesures chimiques sur échantillons eau de mer (sels nutritifs, CO2, fréons, césium).
-Mesures en continu (thermosalinomètre de coque, ADCP de coque).

Plan de position

Positionnement

Système géodésique : WORLD GEODETIC SYSTEM 1984 = WGS84

Système de positionnement : GPS naturel

Document(s) associé(s)

Contexte scientifique et programmatique des campagnes

Résultats majeurs

La première section hydrologique (8.20W) montre les veines d'eau méditerranéenne plaquées le long du talus ibérique et un panache diffus d'eau méditerranéenne (chaude et salée) le long de la radiale ; ce panache semble lenticulaire dans sa partie nord, ce qui est confirmé par la radiale transverse le long de 35.50N. Le long de 8.20W, ce panache lenticulaire ne présente pas de signature particulière de méso-échelle sur les isopycnes (à grande échelle, on peut éventuellement voir une pente du nord au sud) ; au contraire le long de 35.50N, une structure lenticulaire en densité apparaît plus nettement. Un tourbillon anticyclonique d'eau méditerranéenne (meddy) semble donc avoir été intersecté par la radiale, et son centre serait situé à l'ouest de la radiale, au nord, vers le canyon de Portimao. Ce canyon est connu (par les mesures antérieures) comme un site privilégié de formation de meddy. Cette radiale est dans l'une des deux situations types rencontrées en juillet les années passées, la situation avec meddy ; l'autre situation (sans meddy et sans panache) semble donc moins fréquente. Au sud de la radiale 8.20W, vers 1000m de profondeur, on trouve une intrusion d'une masse ressemblant en caractéristiques thermohalines et chimiques à l'AAIW.

La deuxième section hydrologique (35.50N) montre plusieurs structures intéressantes :

la partie lenticulaire du meddy à l'ouest,
un fragment (veine ?) d'eau chaude et salée sur le talus (méplat) vers 1200m de profondeur à l'est,
la cascade de l'outflow vers 200-600m de profondeur à l'est.

La troisième section hydrologique (6.15W) représente de façon caractéristique la sortie de l'eau méditerranéenne à Gibraltar avec les salinités très élevées (38.3) au fond et vers le flanc nord, le front entre cette eau et l'eau centrale plus douce et l'entrée de l'eau Atlantique de proche subsurface en Méditerranée.

L'analyse des traceurs chimiques (fréons, O₂, CO₂, césium) a permis de mieux quantifier le temps nécessaire à l'advection des eaux méditerranéennes depuis leur site de formation en méditerranée jusque dans le golfe de Cadix et donc le retard des effets liés aux variations climatiques. Elle a aussi permis d'identifier la circulation cyclonique d'AAIW dans le golfe.

De façon plus générale, l'analyse de ces mesures a été accompagnée d'un effort important de modélisation pour comprendre les mécanismes de circulation et d'instabilité de ces masses d'eau. Citons à cet égard :

la quantification de l'instabilité de courants baroclines de pente et le rôle de la topographie
la détermination d'un critère analytique de détachement de fragments d'eau de pente et sa quantification
l'influence sur un courant de pente et sur sa stabilité d'un débit variable
l'influence de courants environnants cisaillés sur l'interaction de deux tourbillons
l'influence sur la propagation d'un tourbillon d'ondes de Rossby baroclines longues telles celles observées à 35N
la circulation à l'échelle du golfe de Cadiz obtenue par modélisation inverse
la présence de structures fines au-dessus et en dessous des meddies, cyclones et veines d'eau méditerranéenne.

Ces travaux sont publiés dans des journaux à comité de lecture.

Aspects applicatifs du programme Semane

Les données de Semane ont fait l'objet d'une analyse globale au profit de la Défense et de la communauté nationale, pour la mise en évidence des structures permanentes de courant et de masses d'eau, de la variabilité de ces courants et masses d'eau, en vue de la validation des modèles de prévision océanique de type Mercator.
Par ailleurs ces données sont utilisées par les géophysiciens français et par les océanographes portugais pour des études collaboratives avec les responsables du programme Semane.
Enfin ces données ont été utilisées récemment (fin 2008) par des scientifiques américains pour valider des modèles a haute résolution du golfe de Cadix.

Données archivées au Sismer

Bibliographie

Publications

Carracedo Lidia , Pardo P. C., Flecha S., Perez Ff (2016). On the Mediterranean Water Composition. Journal Of Physical Oceanography, 46(4), 1339-1358. Publisher's official version : https://doi.org/10.1175/JPO-D-15-0095.1 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00629/74110/

Carton Xavier, Sokolovskiy Mikhail, Menesguen Claire , Aguiar Ana, Meunier Thomas (2014). Vortex stability in a multi-layer quasi-geostrophic model: application to Mediterranean Water eddies. Fluid Dynamics Research, 46(6), 1-18. Publisher's official version : https://doi.org/10.1088/0169-5983/46/6/061401 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00216/32711/

Sokolovskiy Mikhail A., Filyushkin Boris N., Carton Xavier (2013). Dynamics of intrathermocline vortices in a gyre flow over a seamount chain. Ocean Dynamics, 63(7), 741-760. https://doi.org/10.1007/s10236-013-0628-y

Meunier Thomas, Carton Xavier, Duarte Rui (2013). Influence of a deep flow on a surface boundary current. Geophysical And Astrophysical Fluid Dynamics, 107(3), 277-303. https://doi.org/10.1080/03091929.2012.657190

Menesguen Claire , Hua Bach-Lien, Carton Xavier, Klingelhoefer Frauke , Schnurle Philippe , Reichert C. (2012). Arms winding around a meddy seen in seismic reflection data close to the Morocco coastline. Geophysical Research Letters, 39(L05604), 6 pp. Publisher's official version : https://doi.org/10.1029/2011GL050798 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00074/18499/

Bashmachnikov I., Carton Xavier (2012). Surface signature of Mediterranean water eddies in the Northeastern Atlantic: effect of the upper ocean stratification. Ocean Science, 8(6), 931-943. Publisher's official version : https://doi.org/10.5194/os-8-931-2012 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00133/24424/

Nguyen Hai Yen, Hua Bach-Lien, Schopp Richard, Carton Xavier (2012). Slow quasigeostrophic unstable modes of a lens vortex in a continuously stratified flow. Geophysical And Astrophysical Fluid Dynamics, 106(3), 305-319. Publisher's official version : https://doi.org/10.1080/03091929.2011.620568 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00074/18520/

Alves Jose Miguel Rodrigues, Carton Xavier, Ambar Isabel (2011). Hydrological Structure, Circulation and Water Mass Transport in the Gulf of Cadiz. International Journal of Geosciences, 2(4), 432-456. Publisher's official version : https://doi.org/10.4236/ijg.2011.24047 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00129/24005/

Louarn Essyllt, Morin Pascal (2011). Antarctic Intermediate Water influence on Mediterranean Sea Water outflow. Deep-sea Research Part I-oceanographic Research Papers, 58(9), 932-942. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2011.05.009

Quentel Elise, Carton Xavier, Gutscher Marc-Andre (2011). Structure and Temporal Variability of Mediterranean Water in Hydrological and Marine Seismic Data South of Portimao Canyon (Gulf of Cadiz), from 1999 to 2002. International Journal of Geosciences, 2(3), 185-194. Publisher's official version : https://doi.org/10.4236/ijg.2011.23020 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00129/24006/

Carton Xavier, Poulin Francis J., Pavec Marc (2011). Linear baroclinic and parametric instabilities of boundary currents. Geophysical And Astrophysical Fluid Dynamics, 105(4-5), 453-477. https://doi.org/10.1080/03091929.2010.490556

Sokolovskiy Mikhail A., Carton Xavier (2010). Baroclinic multipole formation from heton interaction. Fluid Dynamics Research, 42(4), -. Publisher's official version : https://doi.org/10.1088/0169-5983/42/4/045501 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00002/11351/

Carton X., Daniault N., Alves J., Cherubin L., Ambar I. (2010). Meddy dynamics and interaction with neighboring eddies southwest of Portugal: Observations and modeling. Journal of Geophysical Research ( JGR ) - Oceans, 115(C06017), 1-23. https://doi.org/10.1029/2009JC005646

Perrot Xavier, Carton Xavier (2010). 2D vortex interaction in a non-uniform flow. Theoretical And Computational Fluid Dynamics, 24(1-4), 95-100. Publisher's official version : https://doi.org/10.1007/s00162-009-0127-4 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00000/7442/

Perrot Xavier, Carton Xavier (2009). Point-vortex interaction in an oscillatory deformation field: Hamiltonian dynamics, harmonic resonance and transition to chaos. Discrete And Continuous Dynamical Systems-series B, 11(4), 971-995. https://doi.org/10.3934/dcdsb.2009.11.971

Sutyrin G, Perrot Xavier, Carton Xavier (2008). Integrable motion of a vortex dipole in an axisymmetric flow. Physics Letters A, 372(33), 5452-5457. Publisher's official version : https://doi.org/10.1016/j.physleta.2008.06.038 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00000/7320/

Cherubin L, Carton Xavier, Dritschel D (2007). Vortex dipole formation by baroclinic instability of boundary currents. Journal of Physical Oceanography, 37(6), 1661-1677. https://doi.org/10.1175/JPO3079.1

Sutyrin G, Carton Xavier (2006). Vortex interaction with a zonal Rossby wave in a quasi-geostrophic model. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 41(2), 85-102. https://doi.org/10.1016/j.dynatmoce.2005.10.004

Ait-Ameur N., Goyet C. (2006). Distribution and transport of natural and anthropogenic CO2 in the Gulf of Cadiz. Deep-sea Research Part Ii-topical Studies In Oceanography, 53(11-13), 1329-1343. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2006.04.003

Pavec Marc, Carton Xavier, Swaters G (2005). Baroclinic instability of frontal geostrophic currents over a slope. Journal Of Physical Oceanography, 35(5), 911-918. https://doi.org/10.1175/JPO2718.1

Capet Xj, Carton Xavier (2004). Nonlinear regimes of baroclinic boundary currents. Journal Of Physical Oceanography, 34(6), 1400-1409. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2004)034<1400:NROBBC>2.0.CO;2

Pavec Marc, Carton Xavier (2004). Parametric instability of a two-layer wall jet. Regular And Chaotic Dynamics, 9(4), 499-507. https://doi.org/10.1070/RD2004v009n04ABEH000292

Maze Guillaume , Carton Xavier, Lapeyre Guillaume (2004). Dynamics of a 2D vortex doublet under external deformation. Regular And Chaotic Dynamics, 9(4), 477-497. https://doi.org/10.1070/RD2004v009n04ABEH000291

Carton Xavier, Maze Guillaume , Legras B (2002). A two-dimensional vortex merger in an external strain field. Journal Of Turbulence, 3(45), 1-7. https://doi.org/10.1088/1468-5248/3/1/045

Carton Xavier, Cherubin Laurent, Paillet Jerome , Morel Yves, Serpette Alain, Le Cann Bernard (2002). Meddy coupling with a deep cyclone in the Gulf of Cadiz. Journal Of Marine Systems, 32(1-3), 13-42. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(02)00028-3

Références des publications parues dans d'autres revues ou des ouvrages scientifiques faisant référence dans la discipline

E. Quentel, X. Carton, M.A. Gutscher, 2011: Structure and temporal variability of Mediterranean Water from hydrological and marine seismic data south of Portimao Canyon (Gulf of Cadiz) from 1999 to 2002. Int. J. Geosc., 2, 3, 185-194.

J. Alves, X. Carton and I. Ambar, 2011: Hydrological structure, circulation and water mass transport in the Gulf of Cadiz. Int. J. Geosc., 2, 4, 432-456

X. Carton & X. Perrot, 2010: Geostrophic vortex alignment in external shear or strain. Proceedings of the IUTAM Symposium on Turbulence in the Atmosphere and Oceans, Springer, 217-228.

X. Carton, 2010: Oceanic Vortices. In Fronts, Waves and Vortices. Lect. Notes in Physics, 805, Springer-Verlag, 61-108.

G.G. Sutyrin & X. Carton, 2008: Evolution of an intense baroclinic vortex in a periodic sheared flow. Hamiltonian Dynamics, Vortices and Turbulence, Moscow IUTAM conference proceedings, Springer Verlag, 363-372.

X. Perrot & X. Carton, 2008: Vortex interaction in an unsteady large-scale shear/strain flow. Hamiltonian Dynamics, Vortices and Turbulence, Moscow IUTAM conference proceedings, Springer Verlag, 373-382.

L. Cherubin, X. Carton & D.G. Dritschel, 2007: "Baroclinic instability of boundary currents over a sloping bottom in a quasi-geostrophic model". J Phys Oceanogr., 37, 1661-1677.

Références des rapports techniques

Billant Andre, Branellec Pierre, Carton Xavier (2004). Campagne SEMANE 2002. Rapport de données CTD-O2. DRO/DOPS/LPO/04-02. https://archimer.ifremer.fr/doc/00210/32145/

Prigent-Mazella Annaig, Gaillard Fabienne , Kermabon Catherine (2003). SEMANE 2002. Traitement des données d’ADCP de coque RDI NB 75. Navire THALASSA. R.INT.DRO/UM/LPO 03-07.

Morin, P., Forner, S., Cocquempot, B., 2003. Campagnes OVIDE 2002 et SEMANE 2002 : Traceurs géochimiques: éléments nutritifs et fréons. Rapport interne, Observatoire Océanologique de Roscoff, CNRS et Universite¿ Pierre et Marie Curie, Paris VI, 399 pp.

Références des articles parus dans des revues ou des journaux à grand public

L. Geli, B. Savoye, X. Carton and L. Matias, 2004: "The seismic imaging of the ocean internal structure: a new tool for a new era in physical oceanography ?", EOS.

X. Carton, 2004: Instabilités de courants et dynamique de tourbillons océaniques. Proceedings des Journées AUM-AFM 2004, Brest.

Références des communications dans des colloques internationaux

1 talk au congrès IUTAM de Fukuoka, mars 2013.

1 talk au MIA12, FCUL, Lisbon, Portugal, 2012.

2 talks a Moscou (IUTAM conference at Russian Institute of Space Research), 2012.

1 talk a la BMC/BAMC conférence à Edinbourg, 2010.

1 talk au 3rd ICCSA, Le Havre (2009)

1 talk au MedCLIVAR ESF Workshop on Mediterranean Sea influence on Climate at various scales, Sesimbra, 2009 (invited).

2 talks a la 2nd International Conference on High Reynolds number vortex interactions, Brest, 2009.

1 talk au congrès IUTAM de Cambridge (UK, 2008)

1 talk à l'AIMS Conférence a Arlington (USA 2008)

2 talks a l'EGU Vienne (2008)

2 talks au Symposium IUTAM à Copenhague (2008) sur 150 ans de dynamique tourbillonnaire

2 talks au workshop ESF sur l?océanographie sismique à Begur (Espagne 2008)

1 poste a l'EGU Vienne (2007)

1 talk au Congres Français de Mécanique (Grenoble 2007)

1 talk a la SIAM conference on nonlinear waves and coherent strcutures a Seattle 2006

2 talks au Symposium IUTAM à Moscou (2006) sur la dynamique des tourbillons et paires de tourbillons dans un cisaillement de courant variable

1 talk à l'International conférence on vortex flows à Toulouse (2004) sur la stabilité des courants frontaux et instationnaires

2 talks à l'Annual Science Conference de l'ICES à Vigo (2004) sur la stabilité des courants instationnaires et sur la dynamique des tourbillons d'eau méditerranéenne

1 poster EGS 2003 (Nice): stability of boundary currents over a continental slope (avec résumé).

1 talk Med Water meeting Brest 2003 (avec résumé).

Références des communications dans des colloques nationaux

1 poster au colloque de prospective PATOM 2002 (Paris) sur les résultats du programme SEMANE et sur la proposition de programme EMA (suite de SEMANE).

1 talk au colloque AUM AFM sur la dynamique des tourbillons et instabilités de courants.

Références des rapports de contrats (Union européenne, FAO, Convention, Collectivités ...)

R. Dussin et A.M. Treguier, 2010 : Evaluation of the NATL12-BRD81 simulation. Rapport LPO 10-03.

X Carton 2004-2005: 11 rapports de contrat SHOM sur l'analyse de la structure des courants et tourbillons d'eau méditerranéenne et la définition de critères de validation de modèles océaniques. Contrat EPSHOM-UBO.

F. Gaillard, B. Le Cann et X. Carton, 2003 : ARCANE/SEMANE/CAMBIOS : l?eau méditerranéenne en Atlantique nord - aspects de grande et moyenne échelles ; rapport d?étude PATOM

Thèses ayant utilisé les données de la campagne

Alvarado Bustos, R., 2011 : Mixing in the continental slope : Study case Gulf of Cadiz. PhD University of Liverpool. 131pp.

Quentel, E., 2010. Imagerie de la structure thermohaline dans le golfe de Cadix. Ph.D. Thesis, Université de Bretagne Occidentale, 260pp.

Louarn, E., 2008. Étude de la variabilité de la circulation des masses d'eau profondes en Atlantique Nord en relation avec le climat : utilisation des traceurs transitoires halocarbonés. Ph.D. Thesis, Université de Bretagne Occidentale, 159pp.

Forner, S., 2005. Utilisation des CFC et du CCl4 dans l'étude de la circulation profonde de l'Atlantique Nord. Ph.D. Thesis, Université de Bretagne Occidentale,193pp.

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