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El Niño et TOPEX/POSEIDON

T. Busalacchi (GSFC, USA), M. McPhaden (PMEL, USA) and J. Picaut (ORSTOM, Nouvelle Calédonie)

La grande précision des mesures de TOPEX/POSEIDON et la durée de 5 ans de la mission permettaient raisonnablement d'espérer avant le lancement que TOPEX/POSEIDON pourrait suivre l'évolution d'un cycle El Niño complet. Le lancement de TOPEX/ POSEIDON en août 1992 fut quelque peu fortuit car il correspondait au milieu de l'événement El Niño étendu 1991-1992-1993.

Toutes les phases du développement (i.e., initiation, phase de maturité et déclin) de cet événement particulier ne pouvaient donc pas être observées mais une variabilité significative du niveau de la mer devait être présente dans l'ensemble du Pacifique équatorial pendant la phase initiale de vérification de TOPEX/POSEIDON. Cette variabilité était observée à partir des mesures in-situ fournies par le système d'observation TAO du programme TOGA. TOGA-TAO a été défini afin de fournir en continu des mesures de haute qualité dans le guide d'onde équatorial pour des meilleures description, compréhension et prédiction de la variabilité climatique à court-terme. Le déploiement d'environ 60 mouillages de surface dans le Pacifique équatorial permet ainsi de suivre (entre autres) la variabilité de la hauteur dynamique en temps réel sur l'ensemble du Pacifique équatorial. Avec le réseau XBT (eXpendable BathyThermograph) de TOGA et le réseau de flotteurs de surface, aucune autre région de l'océan mondial n'est aussi bien instrumentée et suivie régulièrement que l'océan Pacifique équatorial.

Les données TOPEX utilisées ici proviennent d'un GDR amélioré produit au Goddard Ocean Altimetry Group (fourni gracieusement par C. Koblinsky). Les corrections de marée appliquées sont celles de Schrama and Ray [1994].

Les 51 premiers cycles de 10 jours sont utilisés ici (du 26 septembre 1992 au 13 février 1994).

Des champs d'anomalie du niveau de la mer par rapport à une moyenne sur les 506 premiers jours ont été créés en interpolant par analyse optimale les données le long des traces colinéaires sur une grille de 1° par 1° en utilisant des échelles de décorrélations méridionales et zonales de 3° et 15° respectivement.

Les données in-situ utilisées pour cette étude proviennent du réseau international de mouillages ATLAS et PROTEUS du réseau TAO de TOGA.

La structure spatio-temporelle de la topographie de surface va être examinée à la fois pour les données TOPEX et TOGA-TAO de l'équateur à ± 8° de latitude.

L'objectif est de déterminer si les signaux grande échelle observés par TOPEX/POSEIDON sont en accord avec ceux observés par le réseau in-situ TOGA-TAO.

La description portera surtout sur les phénomènes d'excitation et de propagation des ondes équatoriales observés par TOPEX/ POSEIDON, phénomènes principaux que devrait observer le réseau TOGA-TAO.

Les figures 1 et 2 représentent le diagramme temps/longitude de l'anomalie de la topographie de surface pour les données TOPEX et TAO. Des structures similaires se propageant vers l'est sont observées avec TOPEX (Figure 1) et TAO (Figure 2)

L'amplitude de la variabilité est similaire et TOPEX montre des structures de plus petite échelle. Ceci peut indiquer que les données de TOPEX ont une meilleure résolution que le réseau TAO.

Les lignes de phase de ces analyses longitude-temps impliquent des vitesses de propagation vers l'est de 2.49 ± .22 m/s pour TOPEX et 2.16 ± 0.43 m/s pour TAO, qui sont en accord avec les vitesses de phase théoriques d'ondes de Kelvin des premiers modes baroclines piégées à l'équateur.

En réponse à des anomalies des vents d'est à l'est de 170° E en octobre 1992, une baisse du niveau de la mer associée à une onde de Kelvin d'upwelling se propage à l'est de 180° W du début des mesures TOPEX jusqu'à novembre 1992 (figure 1).

Cette baisse du niveau de la mer pourrait induire des propagations vers l'ouest en dehors de l'équateur jusqu'à la réflexion à la frontière est. Au même moment mais plus à l'ouest, une onde de Kelvin de downwelling est excitée par un coup de vent d'ouest vers 165° E à la fin du mois d'octobre.

Sur les données TOPEX, cette élévation cohérente du niveau de la mer se propage vers l'est avec une amplitude supérieure à 6 cm.

Cet événement est suivi par un second coup de vent d'ouest à la fin de 1992 qui, à son tour, excite une autre onde de Kelvin de downwelling qui se propage de 180° W jusqu'à 95° W. Notons que pour ces deux ondes de Kelvin de downwelling, il y a une nette dégradation de l'amplitude à l'est de 130° W à la fois dans les données TOPEX et de TAO.

Un comportement similaire avait aussi été détecté avec Geosat et avait été attribué à l'influence de vents favorisant des situations d'upwelling dans la partie est du bassin. La présence d'anomalie de 2 m/s du vent d'est dans cette région pendant la période décembre 1992 - mars 1993 suggère que cette interférence destructive ait à nouveau fonctionné.

A la mi-janvier 1993, des anomalies de vent d'est dans l'extrême ouest du Pacifique engendrent une dépression du niveau de la mer qui se propage de 137° E à travers le domaine de TOGA COARE, au moins jusqu'à 140° W.

Pendant avril et mai, les deux jeux de données montrent une période d'élévation du niveau de la mer de 6-10 cm à l'est de 130° W.

Cet épisode coïncide avec une relaxation de 2 m/s des vents d'est équatoriaux qui pourrait aussi être responsable d'une réponse hors équateur observée dans les données de TOPEX.

En mai-juin, les deux jeux de données observent un niveau de la mer plus bas de 160° E à 140° W pendant une période d'anomalies de vent d'ouest dans la même région.

Quelques mois plus tard en juillet et en août, un autre événement d'upwelling traverse presque l'ensemble du bassin équatorial. Ceci est suivi par une anomalie de 4 m/s du vent d'ouest à l'ouest de 180° W en août et plus tard pendant septembre une propagation vers l'est d'une anomalie positive du niveau de la mer à l'est de 180° W.

Pour résumer, grâce au déploiement récent de plus de 60 mouillages TOGA-TAO dans le Pacifique équatorial, il a été possible d'effectuer une comparaison préliminaire entre la hauteur dynamique 0/500 db et le niveau de la mer observé pendant les 506 premiers jours de la mission TOPEX/ POSEIDON.

Pendant la phase de vérification, l'altimètre TOPEX a pu observer les signaux principaux du niveau de la mer associé à la continuation de l'événement El Niño 1991-93.

Ces signaux, bien que significatifs, étaient plus petits que ceux observés par l'altimètre Geosat pendant El Niño 1986-87.

Les principales variations du niveau de la mer ont été clairement mises en évidence pendant les 30 premiers cycles. Elles semblent être dues à une série d'ondes de Kelvin de downwelling engendrées durant l'hiver et le printemps boréaux par des vents d'ouest dans le Pacifique Ouest et Central.

Ces ondes se propagent tout le long du Pacifique Est où elles modifient la température de surface et pourraient avoir contribué à la prolongation du El Niño 1991-93 dans le Pacifique Tropical. Le long de 5° N, les deux jeux de données mettent en évidence une onde de Rossby annuelle se propageant vers l'ouest.

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