Spectre énergétique global de la circulation océanique générale

Cette illustration de Benjamin Storer montre des courants océaniques à partir de données satellitaires superposées à des courants de circulation à grande échelle (lignes d'or) qui peuvent être extraites avec une technique de granulation grossière développée dans le laboratoire de Hussein Aluie. Notez le plus énergique de ces courants, le courant circumpolaire antarctique, en bas à gauche. Crédit :Université de Rochester

Pour la première fois, des chercheurs de l'Université de Rochester ont quantifié l'énergie des courants océaniques supérieurs à 1 000 kilomètres. Dans le processus, eux et leurs collaborateurs ont découvert que le plus énergétique est le courant circumpolaire antarctique, d'environ 9 000 kilomètres de diamètre.

L'équipe, dirigée par Hussein Aluie, professeur agrégé de génie mécanique, a utilisé la même technique de grain grossier développée par son laboratoire pour documenter précédemment le transfert d'énergie à l'autre bout de l'échelle, lors de la "mise à mort des tourbillons" qui se produit lorsque le vent interagit avec des courants d'eau circulaires temporaires de moins de 260 kilomètres.

Ces nouveaux résultats, rapportés dans Nature Communications , montrent comment la technique à gros grains peut fournir une nouvelle fenêtre pour comprendre la circulation océanique dans toute sa complexité à plusieurs échelles, déclare l'auteur principal Benjamin Storer, chercheur associé au sein du groupe Turbulence et flux complexes d'Aluie. Cela donne aux chercheurs l'occasion de mieux comprendre comment les courants océaniques fonctionnent en tant que modérateur clé du système climatique de la Terre.

L'équipe comprend également des chercheurs de l'Université de Rome Tor Vergata, de l'Université de Liverpool et de l'Université de Princeton.

Traditionnellement, les chercheurs intéressés par le climat et l'océanographie ont choisi des boîtes dans l'océan d'une taille de 500 à 1 000 km2. Ces régions de boîtes, supposées représenter l'océan mondial, ont ensuite été analysées à l'aide d'une technique appelée analyse de Fourier, explique Aluie.

"Le problème est que lorsque vous choisissez une boîte, vous vous limitez déjà à analyser ce qu'il y a dans cette boîte", déclare Aluie. "Vous manquez tout à plus grande échelle."

"Ce que nous disons, c'est que nous n'avons pas besoin d'une boîte ; nous pouvons sortir des sentiers battus."

Lorsque les chercheurs utilisent la technique du grain grossier pour "brouiller" les images satellites des modèles de circulation mondiale, par exemple, ils constatent que "nous gagnons plus en nous contentant de moins", explique Aluie. "Cela nous permet de démêler des structures de différentes tailles de courants océaniques de manière systématique."

Il fait une analogie avec le fait de retirer vos lunettes, puis de regarder une image très nette et détaillée. Il semblera flou. Mais en regardant à travers une succession de lunettes de plus en plus résistantes, vous serez souvent en mesure de détecter divers motifs à chaque étape qui seraient autrement cachés dans les détails.

C'est essentiellement ce que la granularité grossière permet aux chercheurs de faire :quantifier diverses structures dans les courants océaniques et leur énergie "des échelles les plus petites et les plus fines aux plus grandes", explique Aluie.

Aluie remercie Storer d'avoir développé et affiné le code ; il a été publié afin que d'autres chercheurs puissent l'utiliser. + Explorer plus loin