Verrouillage sous-harmonique

Verrouillage en mode sous-harmonique des oscillateurs inertiels couplés

Lorsque des ondes quasi-stationnaires baroclines ont en commun le courant modulé de sortie ou d’entrée selon qu’il s’agit d’ondes tropicales ou sous-tropicales, un verrouillage en mode sous-harmonique se produit. Dans ce cas les périodes de ces ondes quasi-stationnaires, que l’on peut assimiler à des oscillateurs couplés, sont des multiples de la période de l’onde fondamentale, c’est-à-dire une année car les ondes annuelles ont la même période que les alizés qui constituent le moteur principal du forçage des ondes baroclines quasi-stationnaires équatoriales et sous-tropicales.

Le couplage découle de la viscosité turbulente latérale de l’eau de mer en raison de la vitesse du courant modulé résultant, qui est la somme des courants modulés de différentes fréquences, aux nœuds des ondes quasi-stationnaires. Dans ce cas, le mode sous-harmonique fait que la vitesse du courant résultant, donc l’énergie moyenne dissipée de ce système dynamique, est minimale : nulle lorsque le courant résultant s’annule, cette énergie augmente en effet avec la vitesse du courant.

Les principales périodes propres des ondes tropicales sont 4 et 8 ans, celles des ondes gyrales couplées avec les cycles solaires sont 64 a (considérée comme un harmonique de 128 ans), 2×64=128 a, 2×128=256 a, 3×256=768 a enfin celles des ondes gyrales couplées avec les cycles orbitaux sont 32×768=24,6 Ka, 2×24,6=49,2 Ka, 2×49,2=98,3 Ka et 4×98,3=393,2 Ka. Les bandes utilisées pour calculer l’intensité du forçage encadrent ces périodes propres en fixant la borne inférieure à 0.75 x période et la borne supérieure à 1,5 x période.

Pinault JL (2017), Modulated response of sub-tropical gyres: positive feedback, sub-harmonic modes, resonant solar and orbital forcing, Ocean Dynamics, submitted

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