Propriétés des ondes de Rossby gyrales

La résonance gyrale permet d’expliquer la variabilité du climat à différentes échelles de temps avec précision. Les caprices du climat trouvent en effet une explication convaincante en invoquant les propriétés des ondes de Rossby gyrales de très grande longueur, forcées de manière résonance à partir des variations de l’irradiance solaire.

Pour reprendre les principales propriétés des ondes de Rossby gyrales:

  • La solution des équations du mouvement montre que la friction de Rayleigh, qui réduit l’amplitude de l’oscillation de la thermocline au cours du temps, est compensée par la durée d’exposition au rayonnement solaire de la couche de mélange lorsque la période augmente de sorte que les gyres sous-tropicaux se comportent, vis-à-vis du forçage solaire et orbital, comme des résonateurs passe-bas dont la période de coupure est 128 ans. Le facteur d’amplification, en considérant constantes les conditions de forçage, tend asymptotiquement vers 1,7 quel que soit le coefficient d’amortissement utilisé pour la friction. Cette propriété remarquable permet aux ondes de Rossby gyrales de s’accorder avec le forçage sans atténuation sur de très longues périodes, comme cela a lieu lors des variations orbitales de la terre.
  • Plusieurs ondes de Rossby gyrales se superposent à différentes fréquences. Ces ondes qui partagent les mêmes courants polaires et radiaux sont couplées, ce qui résulte de la viscosité de l’eau de mer. Par conséquent, un verrouillage en mode sous-harmonique se produit, ce qui signifie que les périodes moyennes des ondes de Rossby gyrales se déduisent par récurrence, la période d’ordre n étant un multiple de la période d’ordre n-1. Les périodes courtes sont héritées des océans tropicaux: elles sont de 1, 4 et 8 ans.
  • Les ondes de Rossby gyrales cycloniques et non-dispersives sont forcées de manière résonante par les variations solaires et orbitales lorsque leur vitesse de phase est inférieure à la vitesse du courant dû au vent anticyclonique qui les entraîne: cette condition assure leur stabilité grâce à l’ajustement de leur longueur d’onde de sorte que leur période propre coïncide avec la période de forçage.
  • Les courants polaires et radiaux géostrophiques sont proportionnels à h qui est l’amplitude de l’oscillation de la thermocline qui résulte du premier mode barocline, premier mode radial de l’onde de Rossby autour du gyre.
  • L’onde de Rossby gyrale s’enroule autour du gyre en un nombre de tours correspondant à une demi-longueur d’onde apparente (deux tours pour le gyre Nord Atlantique à la période de 128 ans).
  • L’oscillation de la thermocline est soumise à une boucle de rétroaction positive dans laquelle les effets d’une petite perturbation induisent une augmentation de l’amplitude de l’oscillation. Ceci est dû au fait que l’accélération du courant polaire renforce le réchauffement du courant de bord ouest qui transfert plus rapidement l’eau chaude des basses aux hautes latitudes. Ainsi, une amplification se produit, limitée par la friction de fond, la capacité de l’eau de mer à se réchauffer aux basses latitudes et par le refroidissement résultant de l’upwelling le long du courant de bord est du gyre.
  • Les fréquences propres des ondes de Rossby gyrales ont la capacité de s’accorder finement aux fréquences du forçage solaire et orbital par le déplacement vers le sud ou vers le nord du barycentre des gyres.
  • L’efficacité du forçage augmente lorsque la température s’abaisse aux latitudes élevées des gyres: pour un forçage donné, h augmente au fur et à mesure de l’avance du front polaire, ce qui renforce la source d’eau froide pendant la phase de refroidissement. Il en va de même pour la vitesse du courant géostrophique du gyre et, par conséquent, de la quantité d’eau chaude transportée vers les pôles, ce qui induit le recul de la banquise. Cette rétroaction négative semble avoir un rôle important dans le contrôle du climat à long terme.
  • Les limites des calottes polaires étant fixées, les anomalies de la température de surface autour des gyres sont proportionnelles à h, c’est à dire à la vitesse des courants de bord ouest.
  • La perturbation occasionnée par les anomalies de la température de surface au système climatique se comporte comme un système thermodynamique isolé de sorte qu’un équilibre thermique se produit entre les anomalies autour des gyres aux latitudes moyennes, qui résultent de la circulation du courant polaire, et les anomalies induites dans certaines zones continentales. A l’équilibre, les anomalies continentales de température de surface dans les zones impactées sont une réplique des anomalies océaniques. Ensuite, le réchauffement ou le refroidissement s’étend à l’ensemble des continents jusqu’à ce qu’un équilibre thermique s’établisse entre les anomalies océanique et continentale.

Des deux dernières propriétés découle un élément de simplification dont l’impact en paléoclimatologie est considérable : l’évolution de la température moyenne globale doit être considérée comme proportionnelle à l’amplitude des ondes de Rossby gyrales, pour des calottes polaires fixées. De cette façon, l’efficacité du forçage tirée des carottes de glace et de sédiments peut être reliée directement à l’amplitude des ondes de Rossby gyrales, c’est-à-dire à la vitesse de leur courant polaire, et à l’extension de la banquise polaire.

Publicités

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s