Note publique d'information : Peu d'études ont été consacrées à la documentation des processus pilotant l'évolution
de l'ITCZ maritime sur l'Atlantique (AMI). La présente étude fournit une analyse de
l'évolution de l'océan et de l'atmosphère de l'Atlantique tropicale pour deux années
contrastées en Température de Surface de la Mer (TSM), 2010 et 2012, qui ont été respectivement
les années les plus chaudes et les plus froides observées au cours de la période 1982-2015.
Les mécanismes à l'origine des anomalies interannuelles et saisonnières de la TSM
sont d'abord explorés via un bilan thermique dans la couche de mélange océanique (CMO)
effectué à partir de flotteurs Argo, de données satellitaires et des réanalyses atmosphériques
ERA-Interim pour la période 2007-2012. Le flux de chaleur latente en surface s'est
avéré être sous-estimé de 20 W.m-2 conduisant à un mélange vertical erroné dans l'ensemble
du domaine. La correction de ce flux de surface a permis d'assimiler le résidu à un
mélange vertical turbulent à la base de la couche de mélange d'intensité réaliste.
Une fois corrigé, le bilan de la CMO montre que les anomalies de TSM observées en
2010 et 2012 ont été générées par une anomalie de vent liée à une anomalie de flux
de chaleur latente sur l'Atlantique nord en hiver. L'advection horizontale induite
par le vent joue cependant un rôle fondamental pour équilibrer les flux de surface
dans l'Atlantique Sud en 2012. Ces résultats montrent que l'Atlantique tropical nord
est une région clé pour la génération des anomalies de TSM observées en 2010 et 2012.
La deuxième partie de l'étude étudie la mise en place des anomalies pluviométriques
de 2010 et 2012 et les mécanismes associés. En moyenne saisonnière, les précipitations
de 2010 ont été plus intenses sur une grande partie du bassin tandis que celles de
2012 présentaient un dipôle méridien avec un maximum de précipitations décalé de 5°
au nord par rapport à la climatologie. Un bilan d'eau intégré verticalement a montré
que l'advection d'humidité est la principale contribution à l'anomalie de précipitation
pour les deux années, notamment via l'anomalie de vent horizontal. À l'échelle intrasaisonnière,
une analyse des régimes de pluie révèle que les pluies fortes étaient plus fréquentes
en 2010 alors que en 2012 les pluies faibles étaient plus fréquentes. La relation
entre les précipitations et certains facteurs clés tels que la TSM et l'eau précipitable
dans la zone de l'AMI montrent qu'en 2010, le seuil de TSM pour le déclenchement des
pluies est supérieur à celui de 2012. La relation eau précipitable - pluie montre
également l'existence d'un seuil d'eau précipitable pour le déclenchement des pluies
différent selon les années et selon la température de la troposphère. On montre ainsi
que les conditions atmosphériques plus chaudes de 2010 ont contribué à "atténuer"
l'effet de l'anomalie de TSM via le mécanisme de Clausius-Clapeyron. La pluie est
également modulée par le tourbillon vertical qui est plus faible en 2010 qu'en 2012
à régimes de pluie équivalents, ce que souligne le rôle des perturbations atmosphériques.
Une analyse spectrale des précipitations montre que les ondes d'Est Africaines, dans
la gamme 2 - 10 jours, expliquent l'essentiel des différences observées dans la variabilité
des pluies entre 2010 et 2012. Enfin, un ensemble de simulations réalisées avec le
modèle atmosphérique à aire limitée Méso-NH a été utilisé pour comprendre les contributions
de l'océan et de l'atmosphère aux anomalies de pluies de 2010 et 2012. Les pluies
simulées en changeant la TSM de 2010 par celle de 2012 et en gardant les conditions
latérales de 2010 sont très proches de celles de 2010. Ce comportement confirme que
le facteur clé pour déterminer l'anomalie de pluie de 2010 n'est pas l'anomalie de
TSM mais l'anomalie de vent horizontal et de température de la troposphère.
Note publique d'information : The Atlantic Marine ITCZ (AMI) is a regional manifestation of the ITCZ over the warm
water of the tropical Atlantic oceans. Few studies have been devoted to document the
processes driving the evolution of the SST and precipitation, most of which were centered
on the eastern side of the basin. The present study provides an analysis of the evolution
of the ocean and the atmosphere over the Western part of the Atlantic for two contrasted
years in Sea Surface Temperature (SST), 2010 and 2012, that were respectively the
warmest and coldest years observed during the 1982-2015 period. The causes of interannual
and seasonal anomalies of SST are first explored via an oceanic mixed-layer (ML) heat
budget performed from Argo floats, satellite-based data and ERAI-Interim atmospheric
reanalysis for the period 2007-2012. The surface latent heat flux was found to be
under-estimated by 20 W/m2 and conducted to erroneous vertical mixing in the whole
domain. Correction of these surface fluxes yielded to residuals which were assimilated
to vertical turbulent mixing at the mixed-layer base, which fell into realistic range.
Once corrected, the ML budget shows that the observed SST anomalies in 2010 and 2012
were generated by anomalous wind stress and, consequently, anomalous latent heat flux
in the north Atlantic during winter. The wind-induced horizontal advection plays a
fundamental role in balancing the surface flux in the south Atlantic in 2012. The
north tropical Atlantic appears as a key region for the generation of the SSTs pattern
observed in 2010 and 2012. The second part of the study analyses the building of the
2010 and 2012 rainfall anomalies and the underlying mechanisms. On seasonal average,
2010 shows a more intense rainfall over the basin while 2012 exhibits a meridional
dipole of precipitation with a rainfall maximum shifted 5 degrees north of its climatological
location. An analysis of the water budget integrated vertically indicates that the
anomalous vertical advection of moisture is the leading term that contributed to the
precipitation anomalies for both years and that anomalous horizontal wind has the
greatest contribution to this term. At the intraseasonal scale, an analysis of the
precipitation regimes reveal that 2010 favoured more frequent heavy rainfall than
2012 while 2012 was characterised by more frequent lighter rain. The relationships
between the precipitation and some key factors such as SST and precipitable water
(PW) are analysed within the AMI to understand how deep convection was altered under
different SST conditions. The main results is that the 2010 shows a higher SST threshold
than 2012 for strong rainfall to occur. The precipitation - PW relationships shows
the existence of a threshold of precipitable water too, which depends on the years
and the tropospheric temperature. It is underlined that the atmospheric warmer conditions
in 2010 vs 2012 acted to "damp" the SST anomaly via Clausius-Clapeyron mechanism,
i.e. by increasing the water vapour saturation threshold of the atmosphere. A spectral
analysis of precipitation revealed that African Easterly Waves at periods of 2-10
days explain most of the difference in the variability of precipitation between both
years. Finally a set of simulation realised with the limited-area atmospheric model
Meso-Nh was used to understand the contribution of the ocean and the atmosphere to
the anomalous precipitation for 2010. Sensitivity experiments to the SST and initial/lateral
boundary conditions were performed. The rainfall simulated by Meso-NH when forcing
the model with the SST from 2012 and keeping the lateral boundary conditions to those
of 2010 are very close to the rainfall obtained for 2010. It shows that the key factor
to determine the 2010 rainfall anomaly is not the SST but the atmospheric properties
provided by the lateral boundary conditions i.e. the anomalous horizontal wind and
the tropospheric temperature.