Stratification structure in subtropical gyres and its decadal variability in the North Atlantic Ocean

Other titles Structure de la stratification dans les gyres subtropicaux et sa variabilité décennale dans l’océan Atlantique nord
Type Thesis
Publication date 2016-11-21
Language English
Copyright 2016 UBO
Author(s) Feucher CharleneORCID1, 2
University Université de Bretagne Occidentale
Discipline Océanographie physique
Thesis supervisor Guillaume Maze
Thesis co-supervisor Mercier Herlé
Financement Ifremer, Université de Bretagne Occidentale
Mot-Clé(s) pycnocline permanente, stratification, contenu de chaleur, variabilité décennale, Argo, réanalyses océaniques, gyres subtropicaux, Atlantique nor
Résumé Les gyres subtropicaux sont au cœur des changements observés au cours des dernières décennies. On y observe entre la surface et la pycnocline permanente une augmentation du contenu thermique de l’océan. La pycnocline permanente délimite un important réservoir de chaleur et joue un rôle majeur en empêchant la chaleur accumulée en surface d’atteindre les profondeurs de l’océan. La pycnocline permanente est donc d’un intérêt important dans un contexte de changement climatique. Pour la première fois et grâce au réseau de données Argo, nous avons été capables de déterminer les propriétés de la pycnocline permanente. L’objectif de cette thèse est de déterminer la structure de la pycnocline permanente et d’étudier sa variabilité au cours des dernières décennies. Une méthode de détermination objective de la pycnocline permanente a été développée. Cette méthode a d’abord été appliquée à l’océan Atlantique nord avec les données Argo puis à l’océan global. Une structure complexe de la pycnocline permanente a été mise en évidence avec de fortes différences d’un gyre à l’autre. La pycnocline permanente est la plus profonde et la plus épaisse dans le gyre subtropical nord Atlantique. Cela explique que le gyre subtropical nord Atlantique soit le plus grand réservoir de chaleur au monde. Ensuite, les relations entre la variabilité du contenu de chaleur et les propriétés de la pycnocline permanente ont été étudiées en s’appuyant sur des réanalyses océaniques. Au cours des dernières décennies, un réchauffe- ment important de l’océan a été observé et particulièrement dans l’océan Atlantique nord. Ce réchauffement est principale- ment dominé par un approfondissement des isopycnes. Les dé- placements verticaux des isopycnes induisent des changements dans la stratification et affectent les propriétés de la pycnocline permanente (profondeur et densité potentielle).
Keyword(s) permanent pycnocline, stratification, heat content, decadal variability, Argo, ocean reanalyses, subtropical gyres, North Atlantic.
Abstract Subtropical gyres are central to the observed climate changes throughout the last decades. It is observed between the surface and the permanent pycnocline an intense increase in the ocean heat content. The permanent pycnocline delineates thus an important heat reservoir. The permanent pycnocline has a major role in preventing heat to reach the deep ocean and it thus of a relative importance in the context of climate change. For the first time and thanks to the development of the Argo array, we have been able to characterize the observed structure of the permanent pycnocline. The objective of this PhD thesis is to investigate the structure of the permanent pycnocline and its variability over the last decades. We developed an objective method to characterize the properties of the permanent pycnocline. This method has been first applied to the North Atlantic Ocean with Argo data and then to the global ocean. A complex structure of the permanent pycnocline emerges with strong differences from one gyre to another. The permanent pycnocline is found to be the deepest and the thickest in the North Atlantic subtropical gyre. It implies that the North Atlantic subtropical gyre is the largest heat reservoir on Earth. Then, ocean reanalyses have been used to investigate the changes in the permanent pycnocline properties in the North Atlantic subtropical gyre. Over the last decades, there is a strong warming of the upper ocean, especially in the North Atlantic subtropical gyre. The warming in the ocean is dominated by the heaving of isopycnal surfaces. This heaving strongly affects the depths of isopycnals and the stratification. This in turn affects the properties of the permanent pycnocline, especially its depth and potential density.
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Publisher's official version 233 135 MB Open access
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How to cite 

Feucher Charlene (2016). Stratification structure in subtropical gyres and its decadal variability in the North Atlantic Ocean. PhD Thesis, Université de Bretagne Occidentale. http://archimer.ifremer.fr/doc/00366/47675/