Reference : Study of the Cape Ghir upwelling filament using variational data analysis and regiona...
Dissertations and theses : Doctoral thesis
Physical, chemical, mathematical & earth Sciences : Earth sciences & physical geography
http://hdl.handle.net/2268/105400
Study of the Cape Ghir upwelling filament using variational data analysis and regional numerical model
English
Troupin, Charles mailto [Université de Liège - ULg > Département d'astrophys., géophysique et océanographie (AGO) > GeoHydrodynamics and Environment Research (GHER) >]
15-Sep-2011
University of Liège, ​Liège, ​​Belgium
Docteur en Sciences
224
Beckers, Jean-Marie mailto
Sangrà, Pablo mailto
Donnay, Jean-Paul mailto
Barth, Alexander mailto
Pelegrí, José Luis mailto
Delhez, Eric mailto
Sagen, Helge mailto
Brasseur, Pierre mailto
[en] Upwelling ; Filament ; Numerical modelling ; Cape Ghir ; ROMS ; Climatology
[en] Aim: Upwelling filaments are shallow, elongated structures of cool waters often visible in the regions of coastal upwelling. The present thesis aims to improve our knowledge on the mechanisms responsible for the generation of filaments.

Location: the study is centered on the Canary Current Upwelling system, located off northwest Africa, in particular around Cape Ghir (30°38'N, 9°53'W), where these filaments are frequently observed.

Methods:

- We compiled historical in situ data to build a high-resolution climatology of temperature and salinity in the region of interest using the Data Interpolating Variational Analysis (\diva) method.
- We ran the experiments with the numerical model ROMS to investigate the processes responsible for the filament generation.
- We collected in situ measurements during a cruise in August-September 2009, in the frame of the CAIBEX project, in the filament area and analyzed them to get a detailed description of the Cape Ghir filament, its variability and its biogeochemical characteristics.
- We computed anomalies of several variables with respect to a long-term mean to examine the time-evolution of the Canary Current Upwelling system.

Results: The climatology showed improvements with respect to existing products, especially in the coastal area, and was a valuable asset to provide initial and boundary conditions for the numerical model. The results of the simulations underlined the role of the wind in the filament generation and confirmed our assumption of a mechanism based on the potential vorticity balance. Preliminary analysis of the cruise data allowed us to characterize the filament physical and biological properties, in particular we observed the signal of a subsurface (at a depth of 300~m) anticyclonic eddy on the northern flank of the filament, also present in the numerical model outputs. Anomalies for the year 2010 revealed a widespread warming over the tropical and subtropical Atlantic Ocean and a diminution of the upwelling activity. We attributed these anomalies to a weakening of the winds, itself related to a strongly negative North Atlantic Oscillation (NAO) index.
[fr] But: Les filaments d'upwelling sont des structures d'eau froide peu profondes et allongées
souvent visible dans les régions d'upwelling côtier. La présente thèse a pour but d'améliorer
notre connaissance des mécanismes responsables de la formation de filaments.
Zone l'étude est centrée sur le système d'upwelling du Courant des Canaries, situé au
large du nord-ouest de l'Afrique, en particulier autour du Cape Ghir (30°38'N, 9°53'O), où
ces filaments sont fréquemment observés.

Méthodes:
- Nous avons assemblé des données in situ historiques afin de construire une climatologie
à haute résolution pour la température et la salinité dans la région d'intérêt en utilisant
la méthode d'Interpolation de Données par Analyse Variationnelle (Diva).
- Nous avons procédé à des expériences avec le modèle numérique ROMS pour examiner
les processus responsables de la génération de filaments.
- Nous avons collecté des mesures in situ durant une campagne en mer en août-septembre
2009, dans le cadre du projet CAIBEX, dans la zone du filament et les
avons exploitées de manière à obtenir une description détaillée du filament de Cap
Ghir, sa variabilité et ses caractéristiques biogéochimiques.
- Nous avons calculé les anomalies de plusieurs variables par rapport à une moyenne
à long terme afin d'examiner l'évolution dans le temps du système d'upwelling du
Courant des Canaries.

Résultats: La climatologie a montré des améliorations par rapport à des produits existants,
particulièrement dans la zone côtière, a été un précieux atout pour fournir des conditions
initiale et aux limites au modèle numérique. Les résultats des simulations ont souligné le
rôle du vent dans la génération du filament et ont confirmé notre hypothèse de mécanisme
basé sur l'équilibre de la vorticité potentielle. Les analyses préliminaires des données de la
campagne nous ont permis de caractériser les propriétés physiques et biologiques du filament,
en particulier nous avons observé le signal d'un tourbillon anticyclonique sous la surface (à
une profondeur de 300 m) sur la flanc nord du filament, également présent dans les sorties
du modèle numérique. Les anomalies de l'année 2010 ont révélé un réchauffement étendu
sur l'Océan Atlantique tropical et subtropical et une diminution de l'activité de l'upwelling.
Nous avons attribué ces anomalies à un affaiblissement des vents, lui-même relié à un indice
d'Oscillation Nord Atlantique (NAO) fortement négatif.
[es] Objetivo: Los filamentos de afloramiento son estructuras someras y alargadas formadas
por agua fría y visibles a menudo en las regiones de afloramiento costero. La presente tesis se
propone mejorar nuestro conocimiento sobre los mecanismos responsables de la generación
de filamentos.

Localización: El estudio se centra sobre el sistema de afloramiento de la Corriente de
Canarias, situado frente a la costa noroeste de África, en particular alrededor del Cabo Ghir
(30°38'N, 9°53'O), donde estos filamentos son observados con frecuencia.

Métodos:
- Compilamos datos in situ históricos para construir una climatología de alta resolución de temperatura y salinidad en la región de interés, empleando el método de
Interpolación de Datos por Análisis Variacional (Diva).
- Realizamos experimentos con el modelo numérico ROMS para investigar los procesos
responsables de la generación de filamentos.
- Reunimos medidas in situ durante una campaña en agosto-septiembre de 2009, en el
marco del proyecto CAIBEX, en la zona del filamento y los analizamos para obtener
una descripción detallada del filamento de Cabo Ghir, su variabilidad y sus características biogeoquímicas.
- Calculamos anomalías de varias variables con respecto a promedios a largo plazo
para examinar la evolución temporal del sistema de afloramiento de la Corriente de
Canarias.

Resultados: La climatología mostró mejoras con respecto a productos existente, especialmente
en la zona costera, y fue una ventaja valiosa para proporcionar condiciones iniciales
y de borde al modelo numérico. Los resultados de las simulaciones resaltaron el papel del
viento en la generación de filamentos y confirmaron nuestra hipótesis de un mecanismo
basado sobre el balance de vorticidad potencial. Análisis preliminares de los datos de la
campaña nos permitieron caracterizar las propriedades físicas y biológicas del filamento,
en particular observamos la señal de un remolino anticiclónico subsuperficial (a 300 m de
profundidad) en el flanco norte del filamento, también presente en las salidas del modelo
numérico. Las anomalías del año 2010 revelaron un calentamiento extendido sobre el
océano Atlántico tropical y subtropical y una disminución de la actividad del afloramiento.
Atribuimos estas anomalías a una debilitación de los vientos, esto mismo relacionado a su
vez con un indice de Oscilación del Atlántico Norte (NAO) fuertemente negativo.
Centre Interfacultaire de Recherches en Océanologie - MARE
Fonds pour la formation à la Recherche dans l'Industrie et dans l'Agriculture (Communauté française de Belgique) - FRIA
SeaDataNet, CAIBEX
Researchers ; Professionals ; Students ; General public
http://hdl.handle.net/2268/105400
FP7 ; 283607 - SEADATANET II - SeaDataNet II: Pan-European infrastructure for ocean and marine data management

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