Lors de LATEX, une configuration optimisée a été obtenue pour la simulation numérique tridimensionnelle de la circulation avec une résolution à haute résolution (1 km) pour la zone du golfe (Hu et al., 2009). Une simulation réaliste a été effectuée sur 10 ans, de 2001 à 2010. Elle a permis de caractériser des tourbillons anticycloniques côtiers et de comprendre leur processus de génération, du à un effet combiné de forçage du vent et de stratification (Hu et al., 2011b). Les données in situ ont montré que ces tourbillons étaient peu profonds et généralement elliptiques (Hu et al., 2011a). Une modélisation couplée physique-biogéochimie est en cours et montre les effets du tourbillon sur les distributions de plancton dans cette zone (Campbell et al., soumis) ; à ce jour, les résultats couvrent la période 2001-2004. Lors de la campagne 2010, des expériences en temps réel avec des flotteurs lagrangiens - une première mondiale - ont permis de montrer l'existence de structures attractrices ou répulsives (théorie des FSLE, Finite Size Lyapunov Exponents), et de suivre le déplacement d'un point hyperbolique (Nencioli et al., 2011). Cette étude a confirmé l'existence, lors de l'absence de tourbillon, d'un corridor préférentiel de sortie des eaux du golfe.
Figure tirée du papier de Nencioli et al., GRL, 2011.
L'analyse des échanges côte-large est largement basée sur les données in situ recueillies lors de Latex10. Pendant la campagne, une nouvelle stratégie d'échantillonnage combinant une analyse FSLE (Finite Taille Lyapunov Exposant) basée sur l'altimétrie, les trajectoires de flotteurs Lagrangiens, et la vitesse horizontale des courants mesurée à partir d'ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) a permis de localiser et de suivre avec succès des LCSs (structures cohérentes Lagrangiennes) à partir des observations in situ pendant deux semaines.
Les LCSs dérivées de mesures in situ ont permis d'identifier la frontière off-shore d'un corridor côtier par lequel les eaux côtières s'échappent du golfe du Lion. Néanmoins, leur comparaison aux LCS dérivées de l'altimétrie montre des incohérences importantes, indiquant que les mesures d'altimétrie ont encore besoin de quelques corrections afin d'améliorer leur précision dans la représentation des structures de circulation côtière et leur évolution temporelle.
Les perspectives de travail incluent l'étude d'un second mécanisme de génération des tourbillons (M. Kersalé, thèse en cours) ; la quantification des échanges côte-large dans deux cas :
1) quand un tourbillon est présent par l'étude de son rôle de rétention sur le plateau et interaction éventuelle avec la circulation grande échelle ;
2) quand il n'y a pas de tourbillon par l'évaluation des flux à travers les couloirs de circulation et d'échanges côte-large ; l'estimation de la diffusivité turbulente grâce aux mesures effectuées avec le traceur SF6 et le capteur SCAMP.
Figure tirée de l'article de Campbell et al., Progress in Oceanography, soumis en décembre 2011.
Le travail de modélisation couplé physique-biogéochimie mis en oeuvre dans le cadre de la thèse de Rose Campbell (soutenue en décembre 2012) et en cours de publication dans une revue internationale (Campbell et al., 2013) a permis d'élaborer un schéma d'influence des tourbillons anticycloniques de méso-échelle sur la répartition des nutriments et du plancton dans la partie ouest du golfe du Lion. Un épisode persistant de forts vents d'ouest induit un intense processus d'upwelling le long de la côte languedocienne. Ce processus d'upwelling permet la remontée de grandes quantités de nutriments qui amènent à l'efflorescence de phytoplancton de grande taille en quelques jours (panel 1, ci-dessus). Si l'épisode de vent se maintient, cela provoque la formation d'un tourbillon anticyclonique selon le mécanisme décrit par Hu et al. (2011b). L'advection des courants liée à la mise en place du tourbillon permet le transport de l'efflorescence vers le sud. Dans le même temps, le bord côtier (ouest) du tourbillon montre des vitesses verticales ascendantes qui permettent l'enrichissement en sels nutritifs dans cette zone. À l'opposé, la zone centrale du tourbillon montre une dynamique très différente de celle observée sur les bords du tourbillon : les résultats numériques indiquent un approfondissement de la nutricline et un fort déficit en phosphate par rapport aux autres nutriments (panel 2, ci-dessus). Par la suite, l'advection et les faibles températures ne permettent pas d'efflorescences phytoplanctoniques le long de la côte du Roussillon mais cette efflorescence se produit dans une zone située au nord du cap Leucate (panel 3, ci-dessus). Les efflorescences induites par le vent et par la présence du tourbillon se rejoignent pour former une zone riche en plancton qui est transporté vers le large par l'advection du tourbillon. Ce filament est observé dans les données satellitales de couleur de l'océan mais jamais au sud de 43°N. Le modèle retrouve la présence de ce tourbillon et permet d'expliquer pourquoi la signature de surface du tourbillon disparaît dans une certaine zone (panel 4, ci-dessus). Cette disparition serait essentiellement due à des interactions trophiques entre proies et prédateurs.
Données liées à la dynamique des flux de CO2 à l'interface air-mer (bouée CARIOCA).
Le déploiement d'une bouée CARIOCA au cours de la campagne LATEX2010 a permis d'obtenir des informations sur un rythme horaire à 2m de profondeur concernant la fugacité du CO2 (fCO2) avec une précision inférieure à 3µatm, la température et salinité de l'eau, la fluorescence liée à la présence de phytoplancton et la concentration en oxygène dissous à l'aide d'un optode. La trajectoire de la bouée (panel A, ci-dessous) est représentative de la dérive des courants à 15m de profondeur. Le panel A ci-contre surimpose à la trajectoire de la bouée les valeurs de la fugacité du CO2. Les premiers résultats indiquent plutôt des faibles valeurs (<350µatm) au nord de la zone échantillonnée en début de campagne puis des valeurs augmentant jusqu'à presque 400µatm dans la zone sud en fin de mission.
Lorsqu'on porte sur un diagramme (Panel B, ci-dessous) la vitesse du vent et la fugacité du CO2 en fonction du temps on s'aperçoit qu'un fort coup de vent débutant le 12 septembre et durant un jour et demi a fortement influencé à la hausse la fugacité. D'une manière générale et pendant au moins les trois-quarts de la campagne, la dynamique des masses d'eau domine le signal de fCO2.
Aucun cycle diurne de la fugacité (à salinité constante) lié aux processus de photosynthèse et respiration n'a pu être mis en évidence. Le flux de CO2 air-mer calculé à partir des données de fugacité de la bouée CARIOCA montre des valeurs la plupart du temps négatives indiquant que la zone étudiée est plutôt une zone puits vis-à-vis du CO2.
